Hamburan Atom Positronium yang Membingungkan Ilmuwan

Tinuku
News KeSimpulan.com - Atom positronium berpencar dari partikel-partikel gas seolah-olah mereka elektron tunggal, meskipun mereka juga mengandung anti-elektron.

Temuan baru memberi petunjuk kepada para insinyur untuk mengaplikasikan sifat hamburan elektron sebagai patokan dalam merancang scanner medis masa depan yang menggunakan positronium. Selain itu juga bisa membantu menafsirkan pengamatan astronomi yang membingungkan. "Pengetahuan tentang bagaimana positronium berinteraksi dengan media di sekitarnya adalah penting baik di dalam jaringan manusia maupun gas antar bintang," kata Gaetana Laricchia, fisikawan dari University College London yang memimpin eksperimen.

Atom positronium seperti juga atom hidrogen (kecuali proton digantikan oleh positron), tidak stabil dan dua partikel konstituen hilang oleh hembusan sinar gamma dalam mikrodetik. Ketika sebuah berkas elektron atau positron terbang melewati gas, mereka menyebar dengan partikel-partikel gas pada tarif yang diprediksi. Para ilmuwan menduga bahwa atom positronium yang dua kali lebih berat dari elektron dan listrik netral memiliki tingkat hamburan sangat berbeda.

Untuk menguji ini, tim Laricchia menembakan atom positronium dengan kecepatan 1100-4400 kilometer per detik ke berbagai jenis gas termasuk hidrogen, krypton, dan uap air. Anehnya, tingkat hamburan untuk positronium hampir identik dengan elektron netral, seolah-olah pengaruh positron entah bagaimana "berjubah".

James Walters, teoritikus dari Queen's University Belfast yang mempelajari interaksi materi-antimateri, mengatakan temuan ini sulit untuk dijelaskan secara matematis karena proses hamburan sangat kompleks. "Ketika positronium memukul atom, pergerakan elektron dalam atom tidak diketahui. Apakah mereka tetap dengan inti atau mencoba mengejar positron. Ada banyak kompetisi yang terjadi dan secara teoritis sulit untuk model yang akurat," kata Walters.

Laricchia berspekulasi bahwa elektron mungkin memainkan peran yang dominan dalam setiap hamburan positronium karena rata-rata semakin dekat dengan partikel gas, sedangkan positron cenderung tidak. Apapun alasan untuk hasil yang aneh ini memiliki konsekuensi penting bagi PET (positron emission tomography) scanning. PET scanner mengambil sinar gamma yang dipancarkan oleh positronium yang terbentuk ketika tracer radioaktif yang memancarkan positron disuntikkan ke dalam tubuh pasien.

Mengetahui tingkat hamburan positronium dapat menjelaskan bagaimana deposit energi partikel di sepanjang jejak mereka ketika bertabrakan dengan molekul di dalam jaringan. "Ini wajib dilakukan untuk membatasi kerusakan pada jaringan yang sehat," kata Laricchia. Juga dapat membantu memperbaiki perkiraan seberapa jauh perjalanan positronium, sehingga volume tumor yang akan diukur lebih akurat. Di bidang astronomi dapat untuk memahami interaksi awan gas antar bintang untuk menentukan posisi dari beberapa sumber positron misterius dalam galaksi.
  1. S.J. Brawley, S. Armitage, J. Beale, D.E. Leslie, A.I. Williams and G. Laricchia. Electron-Like Scattering of Positronium. Science 5 November 2010: Vol.330. no.6005, p.789, DOI:10.1126/science.1192322
  2. Gaetana Laricchia ~ http://www.ucl.ac.uk/phys/amopp/people/gaetana_laricchia
  3. James Walters ~ http://www.qub.ac.uk/schools/SchoolofMathematicsandPhysics/Staff/StaffInfo/?staffid=15&pubs=1
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment