Physicien à l'Université de Californie, Bord de rivière, a effectué des calculs montrant que des bulles sphériques creuses remplies d'un gaz d'atomes de positronium sont stables dans l'hélium liquide.

Les calculs rapprochent les scientifiques de la réalisation d'un laser à rayons gamma, qui peuvent avoir des applications en imagerie médicale, propulsion d'engins spatiaux, et le traitement du cancer.

Extrêmement éphémère et seulement brièvement stable, le positronium est un atome semblable à l'hydrogène et un mélange de matière et d'antimatière, en particulier, états liés des électrons et de leurs antiparticules appelées positons. Pour créer un faisceau laser gamma, le positronium doit être dans un état appelé condensat de Bose-Einstein - une collection d'atomes de positronium dans le même état quantique, permettant plus d'interactions et de rayonnement gamma. Un tel condensat est l'ingrédient clé d'un laser à rayons gamma.

"Mes calculs montrent qu'une bulle d'hélium liquide contenant un million d'atomes de positronium aurait une densité numérique six fois supérieure à celle de l'air ordinaire et existerait sous la forme d'un condensat matière-antimatière de Bose-Einstein, " a déclaré Allen Mills, professeur au Département de physique et d'astronomie et seul auteur de l'étude qui paraît aujourd'hui dans Examen physique A .

Hélium, le deuxième élément le plus abondant dans l'univers, n'existe sous forme liquide qu'à des températures extrêmement basses. Mills a expliqué que l'hélium a une affinité négative pour le positronium; des bulles se forment dans l'hélium liquide car l'hélium repousse le positronium. La longue durée de vie du positronium dans l'hélium liquide a été signalée pour la première fois en 1957.

Lorsqu'un électron rencontre un positon, leur annihilation mutuelle pourrait être un résultat, accompagnée de la production d'un type puissant et énergétique de rayonnement électromagnétique appelé rayonnement gamma. Un deuxième résultat est la formation de positronium.

Moulins, qui dirige le laboratoire Positron de l'UC Riverside, a déclaré que le laboratoire configure un faisceau d'antimatière dans le but de produire les bulles exotiques dans l'hélium liquide que les calculs de Mills prédisent. De telles bulles pourraient servir de source de condensats de positronium Bose-Einstein.

"Les résultats à court terme de nos expériences pourraient être l'observation d'un tunnel de positronium à travers une feuille de graphène, qui est imperméable à tous les atomes de matière ordinaires, dont l'hélium, ainsi que la formation d'un faisceau laser à atomes de positronium avec d'éventuelles applications en informatique quantique, " dit Mills.