Фізики готові перетворити світло на речовину

Джон Арчібальд Вілер (1911-2008). Американський фізик, який придумав такі терміни, як «чорна діра» і «кротова нора».


Фізики з Imperial College London повідомили про можливість проведення експерименту, в якому світло перетвориться на речовину. Це може стати підтвердженням теоретичної моделі, розробленої Грегорі Брейтом і Джоном Вілером в 1934 році.


Брейт і Вілер розробили теорію процесу народження електрон-позитронної пари при зіткненні двох фотонів. Однак вони не передбачали реальної демонстрації такого процесу, оскільки не існувало способу надати фотону необхідну енергію.

У роботі, опублікованій в Nature Photonics, вперше описано спосіб, за допомогою якого теорія Брейта і Уілера може бути доведена на практиці. Це «фотонний коллайдер», який буде перетворювати світло на речовину, використовуючи вже існуючу технологію, в ході нового типу фізичних експериментів з високими енергіями. Експеримент дозволить відтворити процес, що зіграв важливу роль у перші 100 секунд існування Всесвіту і проявляється також у гамма-сплесках, які є не тільки найбільшими вибухами у Всесвіті, але й однією з найбільших нерозгаданих таємниць фізики.

Вчені займалися розслідуванням, не пов'язаним з термоядерною енергією, але зрозуміли, що їхня робота може бути застосована до теорії Брейта-Вілера. Прорив був досягнутий у співпраці з фізиком-теоретиком з Інституту ядерної фізики Макса Планка, який відвідав Imperial College London.

Експеримент, що підтверджує гіпотезу Брейта-Уілера завершить формування фізичної теорії, яка описує основні способи взаємодії світла і речовини.

Професор Стів Роуз з кафедри фізики Imperial College London, сказав:

"Незважаючи на те, що наукове співтовариство прийняло їх теорію, Брейт і Уілер говорили, що не очікують наочної демонстрації описаного процесу в лабораторії. Сьогодні, майже через 80 років, ми довели їх неправоту. Дивно, але ми виявили спосіб створення речовини зі світла, заснований на доступних технологіях. Оскільки ми теоретики, ми ведемо переговори з тими, хто може використовувати наші ідеї для проведення цього знаменного експерименту ".


Запропонований експеримент включає в себе два основних етапи. По-перше, вчені будуть використовувати дуже потужний лазер високої інтенсивності, щоб прискорити електрони до швидкості, трохи нижче швидкості світла. Ці електрони будуть спрямовані в золоту плиту, що створить пучок фотонів, що несе енергію, що в мільярд разів перевищує енергію видимого світла.

Наступний етап експерименту передбачає створення крихітного золотого резервуара. Вчені будуть направляти лазерний промінь великої інтенсивності на внутрішню поверхню резервуара, що створить поле теплового випромінювання і згенерує світло, подібне до випромінюваного зірками.

Потім вони направлять фотони від двох джерел назустріч один одному, з тим, щоб зіткнувшись, вони утворювали електрони і позитрони.

Провідний дослідник Олівер Пайк, сказав: "Хоча теорія концептуально проста, її було дуже важко перевірити експериментально. Ми змогли створити ідею колайдера дуже швидко. Ми пропонуємо, що експеримент може бути проведений відносно легко при сучасному рівні розвитку технологій. Ми кілька годин шукали способи застосування золотих резервуарів за межами їх традиційної ролі в енергетичних дослідженнях синтезу, і з подивом виявили, що вони надають ідеальні умови для створення фотонного колайдера ".

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND

logo