新型显微镜利用反物质成像

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这听起来可能像是20世纪50年代科幻电影中的道具,但德国慕尼黑军事大学的研究人员已经制造出一种新型显微镜,可以利用反物质成像。具体来说,该显微镜使用反电子,或正电子,来拍摄材料中的缺陷。这种所谓的扫描正电子显微镜 (SPM) 比任何现有技术都更敏感,可能很快就会被用来研究从腐蚀到半导体的一切。

正电子和电子的质量相同,但它们的所有其他属性(包括电荷)都完全相反。当正电子和电子碰撞时,它们会以耀眼的光芒相互湮灭。

SPM 从放射性钠同位素的自然衰变中获得正电子。正电子通过一系列电场,这些电场将它们压缩成一个短脉冲,并将它们聚焦到材料表面上的一个两微米的点上。一旦进入内部,它们的电荷会将正电子拉到所谓的空位,也就是缺少带正电的原子核的缺陷处。缺少原子核也意味着该区域的电子较少,因此正电子可以避免在较长时间内湮灭。通过测量脉冲和湮灭发出的光之间的间隔时间,研究人员能够测量材料给定点的空位数量。


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首批结果发表在8月6日出版的《物理评论快报》上,结果表明SPM比电子束显微镜或光学显微镜更好地检测空位。该团队的负责人 Werner Triftsh¿user 表示,SPM 可能很快会被用来以前所未有的精度对超导体和薄膜中的空位进行成像。“没有其他方法像正电子一样对检测缺陷如此敏感,”他说。

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