В лаборатории Калифорнийского университета в Риверсайде (США) успешно испытан эффективный метод получения ридберговского позитрония (Ps) — связанной квантовомеханической системы, образованной электроном и позитроном.

Позитроний напоминает сильно облегчённый вариант атома водорода (протон по массе, напомним, превосходит позитрон приблизительно в 1 836 раз). Другой отличительной характеристикой Ps считается нестабильность: электрон и позитрон очень быстро аннигилируют в гамма-кванты. К примеру, ортопозитроний (атом с параллельными спинами е + и е – ) живёт в вакууме лишь около 140 наносекунд.

Ридберговскими принято называть водородоподобные атомы, у которых электрон находится в высоковозбуждённом состоянии с большим главным квантовым числом n . Системы такого типа отличаются огромными размерами, на порядки превосходящими размеры атомов в основном состоянии.

Аллен Миллс (фото Mills lab, UC Riverside).

Ридберговский позитроний заинтересовал учёных тем, что рост n положительно сказывается на времени жизни атомов, увеличивая его в 10–100 раз. «Можно добиться и более серьёзного увеличения, — утверждает руководитель группы Аллен Миллс (Allen Mills). — Я думаю, время жизни ридберговских атомов Ps вскоре будет доведено до 10 мс, что позволит тщательно их исследовать». Если это предсказание сбудется, экспериментаторы постараются выяснить, как позитроний ведёт себя при свободном падении в гравитационном поле, и оценят возможные расхождения между характеристиками вещества и антивещества.

Методика, предложенная г-ном Миллсом и его коллегами, довольно проста и предполагает двухэтапное лазерное возбуждение атомов Ps. На первой стадии их переводят в состояние 2 3 P, а затем — в состояния с n от 10 до 25. Вторая часть этого процесса реализуется с очень высокой эффективностью (~90%), а общая эффективность получения ридберговского позитрония доходит до ~25%.

Полная версия отчёта с описанием новой методики опубликована в журнале Physical Review Letters .