Untersuchung der Positronenstreuung an riesigen molekularen Targets

Neue Forschung befasst sich mit der Positronenstreuung an Edelgasatomen, die in Kohlenstoff 60 eingekapselt sind, um Quanteneigenschaften zu untersuchen, die mit Elektronen nicht getestet werden können.

Teilchenstreuung ist ein wichtiger Test der Quanteneigenschaften von Atomen und größeren Molekülen. Während Elektronen diese Experimente historisch dominiert haben, können ihre positiv geladenen Antimaterie-Gegenstücke – Positronen – in vielversprechenden Anwendungen eingesetzt werden, wenn die negativ geladenen Teilchen nicht geeignet sind.

Ein neues Papier veröffentlicht in Das Europäische Physikalische Journal D untersucht die Streuung von Positronen an Edelgasatomen, die in die Fullerene gestopft sind – sogenannte „Edelgas-Endoeder“. Das Papier wurde von Km Akanksha Dubey vom Indian Institute of Technology Patna, Patna, Bihta, Indien, und Marcelo Ciappina, Guangdong Technion-Israel Institute of Technology, Shantou, China, verfasst.

„Unser Fokus lag auf der Untersuchung von Positronen-Streuprozessen mit Edelgas-Endoedern. Als Referenz zum endohedralen System haben wir auch die Positronen-Streuung von nackten C60-Targets betrachtet“, sagt Ciappina. „In unserer Studie haben wir Edelgasatome für die Einkapselung in Kohlenstoff 60 (C60) ausgewählt, da sie wahrscheinlich die beliebtesten und am häufigsten untersuchten Endoeder sind. Edelgas-Endoeder sind sehr stabile Formationen; die eingekapselten Atome finden ihre Gleichgewichtsposition fast im geometrischen Zentrum des C60.“

Die Studie baut auf den Ergebnissen früherer Studien auf, bei denen es um die Kollision von Positronen mit riesigen Zielen wie C60 und Endohedralen von Edelgasen ging. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Resonanzstreuung mit unterschiedlichen Größen der eingeschlossenen Atome im Vergleich zur bloßen C60-Streuung aufgeklärt wird; Resonanzen werden auch unter den verschiedenen Streufeldern des Projektil-Target-Komplexes getestet.

„Zu unserer Überraschung sind die Resonanzformationen in den Edelgas-Endoedern im Vergleich zum Fall der Positron-C60-Kollision verändert, obwohl das dominierende Streufeld bei der Positronenstreuung von Natur aus abstoßend ist“, sagt Ciappina. Die Resonanzen bei der niedrigeren Energie werden durch verschiedene alternativ betrachtete Streufelder signifikant beeinflusst.

„So finden Streuresonanzen in der Positronenstreuung ihren natürlichen Aufenthaltsort in den C60- und Edelgas-Endoedern, und die Resonanzzustände können günstig manipuliert werden, indem die Edelgasatome darin gehalten werden.“

Mit Einblicken in viele Aspekte solcher Kollisionsprozesse könnten potenzielle Anwendungen für die Ergebnisse des Papiers von der Positronenstrahlspektroskopie bis zur Untersuchung von Nanomaterialien reichen.