Le positron, l’antiparticule de l’électron, a la même masse et la même cost que celles d’un électron mais avec le signe inversé pour la cost. Il s’agit d’une particule desirable pour les scientifiques motor vehicle l’utilisation de positons a conduit à des découvertes et à des développements importants dans les domaines de la physique des particules élémentaires, de la physique atomique, de la science des matériaux, de l’astrophysique et de la médecine. Par exemple, les positrons sont connus pour être des composants de l’antimatière. Ils sont également puissants pour détecter les défauts de réseau dans les solides et les semi-conducteurs et pour l’analyse structurelle de la area la additionally élevée des cristaux. Les composés positroniques, à savoir les états liés des positrons avec des atomes, des molécules ou des ions réguliers, représentent un facet fascinant des interactions positons-matière et ont été étudiés expérimentalement through l’observation de l’annihilation des positrons dans les gaz. Il est peut-être probable de générer de nouvelles molécules et de nouveaux ions via la development de composés de positons, mais aucune recherche n’a jamais été menée dans cette point of view.
- Des chercheurs ont découvert que l'irradiation de positrons sur un cristal ionique générait des ions moléculaires positifs.
- Ils ont utilisé une méthode basée sur la désorption stimulée par les électrons pour bombarder le cristal avec des positrons.
- Cette découverte pourrait ouvrir de nouvelles perspectives dans le domaine de la chimie quantique et avoir des applications dans divers domaines.
Dans ce contexte, une équipe de recherche comprenant le professeur Yasuyuki Nagashima de l’Université des sciences de Tokyo (TUS), au Japon, a récemment trouvé une manière innovante d’explorer les interactions entre les positons et les cristaux ioniques. Leurs travaux, publiés dans Physical Critique Letters, ont impliqué les attempts de collaboration du Dr Takayuki Tachibana, ancien professeur adjoint à TUS et actuellement affilié à l’Université Rikkyo, et de M. Daiki Hoshi, ancien étudiant diplômé de TUS.
Les chercheurs ont utilisé une system basée sur un phénomène bien exploré résultant du bombardement d’un solide avec un faisceau d’électrons. « On sait depuis longtemps que lorsque des électrons sont injectés dans une floor solide, les atomes qui composent la area sont éjectés sous forme d’ions positifs monoatomiques », explique le Dr Tachibana. Ce processus, connu sous le nom de désorption stimulée par les électrons, a motivé l’équipe à explorer ce qui se passerait si un cristal était plutôt bombardé de positrons.
Dans leurs expériences, les chercheurs ont projeté un faisceau de positrons ou d’électrons sur la surface area (110) d’un cristal de fluorure de lithium (LiF). En utilisant des champs électriques soigneusement placés générés par des déflecteurs, ils contrôlaient les énergies incidentes des particules chargées. De plus, les déflecteurs leur permettaient de rediriger les ions désorbés du cristal vers un détecteur d’ions. Les signaux détectés ont ensuite été utilisés pour effectuer une analyse spectroscopique afin d’identifier la composition précise des ions désorbés.
Ils ont découvert que lorsque le cristal LiF était irradié avec des électrons, seuls les ions monoatomiques attendus, à savoir Li+, F+ et H+ (dus aux gaz résiduels dans la chambre expérimentale) étaient détectés. Cependant, l’injection de positrons dans le cristal a conduit à la détection d’ions fluor moléculaires positifs (F2+) et d’ions fluorure d’hydrogène positifs (FH+). Il s’agit notamment du tout premier rapport faisant état d’ions moléculaires éjectés lors d’une irradiation par des positons.
Après des analyses et des expérimentations as well as approfondies, les chercheurs ont développé un modèle de désorption pour expliquer leurs observations. Selon ce modèle, lorsque des positons sont injectés dans un solide, certains d’entre eux reviennent à la area après avoir perdu leur énergie. Dans le cas des cristaux LiF, ces positrons peuvent attirer deux ions négatifs fluor voisins à la surface pour former un composé positronique. Si le positon lié s’annihile avec l’un des électrons du noyau de l’ion fluor, un style spécial d’électron, connu sous le nom d’électron Auger, est émis, entraînant un échange de charge et la génération d’un ion moléculaire F2+ positif. Cet ion est poussé hors du cristal par les forces répulsives des ions Li+ proches.
Les résultats de cette étude pourraient approfondir notre compréhension des interactions matière-antimatière. « La stabilité et les propriétés de liaison des composés positroniques offrent des perspectives uniques sur l’interaction des antiparticules avec des substances ordinaires, ouvrant la voie à de nouvelles recherches dans le domaine de la chimie quantique », remarque le Dr Tachibana. « La méthode proposée pourrait ainsi ouvrir la voie à la génération de nouveaux ions et molécules moléculaires dans le futur. »
Cette approche pourrait notamment être exploitée dans de nombreux domaines appliqués. En science des matériaux, elle pourrait être utilisée pour modifier la surface area des matériaux et étudier leurs propriétés avec une précision sans précédent. D’autres purposes potentielles incluent la thérapie contre le most cancers, l’informatique quantique, le stockage d’énergie et les appareils électroniques de nouvelle génération.
