Katedra jadrovej fyziky a techniky
Katedra jadrovej fyziky a techniky
bol prvou objavenou antičasticou. Jeho existenciu predpovedal Dirac ako časticu s hmotnosťou nižšou ako protón.
(premena hmoty a antihmoty na energiu v podobe fotónov) bola prvýkrát pozorovaná v 40tych rokoch minulého storočia. Keďže spomenutý proces spĺňa zákony zachovania celkovej energie a lineárneho momentu, bolo len otázkou času, kedy sa tento jav využije pre štúdium vlastností tuhých materiálov.
Pozitrón po emisii zo zdroja, ktorým môže byť ľubovoľný Beta+ aktívny izotop, vo veľmi krátkom čase termalizuje, t.j. spomalí sa na rýchlosť(energiu) častíc okolitého prostredia a následne difunduje týmto hmotným prostredím, kým nedôjde k anihilácii s voľným elektrónom. Pred samotnou anihiláciou sa pozitrón a elektrón može nachádzať istý čas vo viazanom kvázistabilnom stave zvanom pozitrónium (Ps). Predpokladom tohto stavu je dostatočne nízka hustota elektrónov v danom prostredí.
Na Slovensku sa používa PAS na dvoch pracoviskách (Katedra jadrovej fyziky a techniky FEI STU a Fyzikálny ústav SAV), pričom obe sa venujú hlavne technike merania doby života pozitrónov. Pozrime sa teda lepšie na túto metódu.
Prítomnosť defektov vakančného typu (vakancie, zhluky vakancií, dislokácie a pod.) spôsobuje lokálnu zmenu hustoty elektrónov a tým teda prítomnosť akýchsi „pascí“ v ktorých je pozitrón lokalizovaný pokiaľ neanihiluje s niektorým voľným elektrónom. Toto spôsobuje zmenu štatistickej rýchlosti anihilácie (annihilation rate lambda) a tým zároveň aj nárast strednej doby života pozitrónov v danom materiály.
Ako teda vyzerá meranie doby života pozitrónov v praxi? Dobou života rozumieme čas medzi vznikom pozitrónu a vyžiarením anihilačného fotónu. Keďže aj vznik pozitrónu (rozpadom 22Na) je sprevádzaný vyžiarením fotónu Gama o špecifickej energii (1.274MeV), dostávame potrebné signály pre spustenie a zastavenie pomyselných stopiek. Tie sú v meracej aparatúre zastúpené časovo amplitúdovým prevodníkom, ktorý každému časovému rozdielu pridelí impulz príslušnej amplitúdy. Ten je následne uložený do pamäte multikanáloveho analyzátora. Výsledné spektrum je dané konvolúciou časovej rozlišovacej funkcie (opísanej gausiánom) a niekoľkých exponenciál, ktoré odpovedajú dobám života pozitrónov.