Фізики описали експеримент в якому світло перетворюється на матерію

Вчені з Лондонського Імперського Коледжу описали спосіб, який дозволяє створювати матерію зі світла використовуючи технології, які існують вже сьогодні. Теоретична можливість цього явища була описана ще 80 років тому вченими Брейтом та Вілером в 1934 році.

Брейт та Вілер припустили можливість того, що якщо зіштовхнути дві частинки світла (фотони), можна отримати електрон та позитрон. Теоретичні обрахунки показали цілковиту можливість цього процесу, але автори заявили, що вони не очікують, що коли-небудь комусь вдасться продемонструвати їх теорію на практиці. Це явище дотепер ніколи не спостерігалось в лабораторіях і попередні експерименти вимагали наявності додаткових масивних та високоенергетичних частинок.

Нове дослідження, яке було опубліковане в Nature Photonics, вперше продемонструвало можливість доказу теорії Брейта-Вілера на практиці. Це “фотон-фотон зіткнення”, яке зможе перетворити світло безпосередньо в матерію, стане новим експериментом у фізиці високих енергій. Цей експеримент зможе відтворити процес, який був важливим протягом перших 100 секунд існування нашого Всесвіту і який зараз також спостерігається в гамма-спалахах – найбільших вибухах у всесвіті та одних з найзагадковіших таємниць фізики.

Демонстрація принципу Брейта-Вілера стане останнім пазлом фізичної головоломки, яка описує найпростіші способи взаємодії світла та матерії (див. зображення). Всі інші шість способів, включаючи теорію Дірака анігіляції електронів та позитронів, а також теорію фотоелектричного ефекту Ейнштейна, отримали відповідні нагороди нобелівської премії.

Теорії, які описують способи взаємодії світла та матерії. Автор люстрації: Олівер Пайк, Лондонський Імперський Коледж
Теорії, які описують способи взаємодії світла та матерії. Автор люстрації: Олівер Пайк, Лондонський Імперський Коледж

Фізикам-теоретикам з Лондонського Імперського Коледжу вдалось описати експеримент, який гіпотетично дозволить перевірити принцип Брейта-Вілера. Суть його полягає в двох етапах. По-перше, вчені планують використати надпотужний лазер високої інтенсивності щоб розігнати електрони до швидкості близької до швидкості світла. Потім вони запустять ці електрони вбік золотої пластинки з метою створення променю фотонів, який матиме енергію в мільярди разів більше за енергію видимого світла.

Наступний крок полягатиме у використанні маленької золотої бляшанки, яка називається хольрам (hohlraum – нім., порожнина). Вчені поцілять з високоенергетичного лазеру всередину цієї бляшанки щоб створити термальне радіаційне поле, породжуючи світло, схоже на те, яке випромінюють зірки.

Після того необхідно буде спрямувати промінь фотонів з першого етапу експерименту через центр хольраму, таким чином дозволяючи фотонам з двох різних джерел зіштовхуватись один з одним та породжувати електрони та позитрони. Кількість останніх можна буде визначити після того, як вони будуть полишати простір бляшанки.

Вчені переконані, що описаний ними експеримент можна втілити за допомогою інструментів, які існують вже сьогодні. Тож зараз вони знаходяться в пошуках фізиків-експериментаторів, які зможуть реалізувати задумане на практиці.

Першоджерело

Коментарі

  1. Гість 29/05/2014 Відповісти
    • Віктор Хільчук 29/05/2014 Відповісти
  2. Олег 02/06/2014 Відповісти
    • Олексій Молчановський 02/06/2014 Відповісти
    • Віктор Хільчук 02/06/2014 Відповісти
      • Олег 02/06/2014 Відповісти
        • Віктор Хільчук 02/06/2014 Відповісти
          • Олег 02/06/2014
          • Віктор Хільчук 02/06/2014
          • Олег 02/06/2014
          • Віктор Хільчук 02/06/2014
          • Олег 02/06/2014
          • Віктор Хільчук 02/06/2014
          • Олег 02/06/2014
          • Віктор Хільчук 02/06/2014
    • Volodymyr Dukh 30/06/2014 Відповісти
  3. Олег 02/06/2014 Відповісти
  4. Олег 02/06/2014 Відповісти
  5. олександр 05/06/2014 Відповісти
    • Віктор Хільчук 05/06/2014 Відповісти
    • Олег 05/06/2014 Відповісти

Написати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *