Quando gli elettroni entrano in collisione con i positroni, le loro controparti di antimateria, possono formarsi coppie instabili in cui entrambi i tipi di particelle orbitano l'uno intorno all'altro. Chiamato 'positronio, ' i fisici hanno ora prodotto questa intrigante struttura utilizzando una vasta gamma di bersagli di positroni, dai gas atomici alle pellicole metalliche. Però, devono ancora ottenere lo stesso risultato dai vapori di nanoparticelle, le cui proprietà uniche sono influenzate dai "gas" di elettroni liberi che contengono in ben definiti, regioni nanoscopiche.

In una nuova ricerca pubblicata in EPJ D , Paul-Antoine Hervieux all'Università di Strasburgo, Francia e Himadri Chakraborty alla Northwest Missouri State University, STATI UNITI D'AMERICA, rivelano le caratteristiche della formazione di positronio all'interno di nanoparticelle a forma di calcio, C60, per la prima volta. A specifiche energie di impatto dei positroni, mostrano che l'emissione di positronio domina nella stessa direzione delle antiparticelle in arrivo.

Comunemente noto come buckminsterfullerene, o 'buckyballs, ' C60 è stabile, facilmente sintetizzabile e sostenibile a temperatura ambiente. Grazie a queste utili proprietà, Le scoperte di Hervieux e Chakraborty potrebbero avere importanti implicazioni per campi come l'astrofisica, fisica dei materiali, e ricerca farmaceutica. In particolare, potrebbero offrire miglioramenti nei test su come l'antimateria risponde alla gravità, che può coinvolgere strutture comprendenti dipositronio e atomi di antiidrogeno; ognuno dei quali presenta positronio nelle prime fasi dei loro processi di fabbricazione.

Quando i positroni di determinate energie si avvicinano ai buckyball con angoli fino a 10 gradi, i fisici hanno mostrato che una serie di strette, segnali di positronio rivolti in avanti risultavano dalla "risonanza di diffrazione" delle particelle. L'effetto è paragonabile a come la luce viene diffratta da microscopiche ostruzioni sferiche; mostrando variazioni con molecole di fullerene più grandi come C240, e quando le particelle sono eccitate a livelli di energia più elevati. Hervieux e Chakraborty hanno modellato queste proprietà attraverso calcoli teorici su come la risonanza di diffrazione ha influenzato gli angoli sui quali viene emesso il positronio, in funzione dell'energia di impatto dei positroni. I loro risultati offrono importanti spunti per l'ampia varietà di ricercatori che utilizzano queste strutture di breve durata. Negli studi futuri, il duo ora spera di esplorare ulteriormente il loro potenziale per l'uso in esperimenti reali.