Pozitronyumun Bose-Einstein yoğuşuğunu kullanarak gama ışını lazerleri yapılabileceği yirmi yıldan uzun bir süre önce öne sürülmüştü.
Joint Quantum Institute’ta çalışan araştırmacılar detaylı hesaplar yaparak pozitronyumun Bose-Einstein yoğuşuklarınm dinamiklerini inceledi. Sonuçlar pozitronyumdan gama ışını lazerinin hangi koşullarda yapılabileceği üzerine bilgiler veriyor. Dr. Y.-H. Wang ve çalışma arkadaşlarının yaptığı araştırmanın sonuçları Physical Review Bele yayımlandı.
Pozitronyum, elektrondan ve elektronun anti-maddesi olan pozitrondan oluşur. Bir pozitron ve bir elektron karşılaştıkları zaman kısa süre içinde birbirlerine bağlanır, ancak oluşan atom kısa ömürlüdür. Bir saniyenin milyonda biri kadar bir süre içinde elektron ve pozitron birbirini yok eder.
Bu süreçte parçacıkların kütlesi enerjiye dönüşür.
Spini 1 olan pozitronyum atomları 511 keV enerjili iki gama ışını yayarak yok olurken, spini 0 olan pozitronyum atomları ise -sistemin simetrisi nedeniyle-üç gama ışını yayarak yok olur.
Araştırmacılar pozitronyum atomlarını içeren Bose-Einstein yoğuşukları kullanarak gama ışını lazeri yapılmasının hangi koşullarda mümkün olduğunu inceledi.
Lazerler, Einstein’m uyarılmış emisyon ilkesine göre çalışır. Normal gazlarda, Doppler kaymaları uyarılmış emisyon mekanizmasının işlemesini zorlaştırır. Bose-Einstein yoğuşuklarınm düşük sıcaklığı ve yüksek faz-uzayı yoğunluğu ise bu mekanizmanın işlemesini kolaylaştırır. Araştırmacıların yaptığı hesaplar, beklenenin aksine yoğuşuktaki pozitronyum yoğunluğunun artmasının uyarılmış yok olmayı hızlandıracağı düşüncesinin yanlış olduğunu gösterdi. Sonuçlar, uyarılmış yok olma mekanizmasının işlemesi için yoğunluğun belirli bir değerin altında olması gerektiğini gösteriyor.