AMOLF BEDENKT NIEUWE MANIER OM EFFICIËNT ANTI-ATOMEN TE MAKEN

Onderzoekers van het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF) in Amsterdam hebben een nieuwe manier bedacht om anti-atomen te maken uit anti-elektronen en antiprotonen. De kern is lichte deeltjes zodanig te vertragen dat ze door zware deeltjes kunnen worden gevangen en zo een stabiel atoom of anti-atoom vormen. De Amsterdamse onderzoekers Kees Wesdorp en Bart Noordam en hun Amerikaanse collega Francis Robicheaux doen hun experimenten nog met gewone deeltjes. Het principe kan gebruikt worden om stabiele anti-atomen te maken. Uit de eerste resultaten blijkt de techniek veel efficiënter dan bestaande methoden. De onderzoekers publiceren hun bevindingen op 24 april in Physical Review Letters.

Antimaterie bestaat uit deeltjes die precies tegengestelde eigenschappen hebben als gewone materie. Zo is bijvoorbeeld een antiproton even zwaar als een gewoon proton, maar heeft het een negatieve elektrische lading. Het anti-elektron (of positron) is gelijk aan een elektron, maar is positief geladen. Antiproton en positron vormen samen een elektrisch neutraal antiwaterstofatoom, net zoals een proton en een elektron een gewoon elektrisch neutraal waterstofatoom vormen. Wanneer een gewoon deeltje een antideeltje treft, gaan beide op in een energieflits.

Antideeltjes zijn ruim voorradig in deeltjesversnellers maar omdat ze daar met bijna de lichtsnelheid bewegen, combineren ze niet tot anti-atomen. Op AMOLF is nu alsnog een efficiënte methode ontwikkeld. De onderzoekers gebruikten rubidiumatomen waarvan ze één elektron hebben verwijderd. Het zo gevormde ion vormt de `bodem' van een elektrische `put', de zogeheten Coulombpotentiaal. Door een aangelegd elektrisch veld is de rand van de put aan één kant verlaagd. Daardoor kan een elektron die put binnenvliegen. Dat elektron is door de onderzoekers precies zo afgeremd dat het boven het ion omkeert. Het maakt dan één rondje om het ion en vliegt normaal gesproken de put weer uit. Over het rondje doet het elektron ongeveer een miljardste seconde. Wanneer de onderzoekers binnen die tijd het elektrisch veld uitzetten, wordt de verlaagde rand van de put opgehoogd. Het elektron kan de put niet uit en zit gevangen: er is een neutraal atoom ontstaan. Van elke duizend rubidiumionen recombineren er in deze opzet er drie tot een neutraal atoom, veel meer dan bij de andere nu bestaande technieken.

De komende tijd zal de techniek in het Europese centrum voor deeltjesonderzoek CERN worden beproefd. Daar zullen gelijktijdig antiprotonen en positronen bij zeer lage temperaturen worden ingevangen. Als het lukt levert dat anti-atomen op waarmee voor het eerst experimenten kunnen worden gedaan.

(FOM Newton News)