3901 ARTYKUŁÓW W SERWISIE
ZNAJDŹ NAS
W INTERNECIE
FIZYKA

Naukowcy opracowali sposób na zamianę światła w materię

09 Paź 2016
FIZYKA
autor: Anna Borkowska

Brytyjscy naukowcy opracowali prosty sposób na zamianę światła w materię. Proces ten od momentu jego zaproponowania, 80 lat temu, do dziś uważany był za niemożliwy. Eksperyment miałby odtworzyć wydarzenia, które miały miejsce w ciągu pierwszych 100 sekund po Wielkim Wybuchu, łącznie z promieniami kosmicznymi i wybuchami promieni gamma.

W 1934 roku naukowcy Gregory Breit i John Wheeler zasugerowali, że światło może być zamienione w materię poprzez zderzenie dwóch fotonów, co stworzyłoby elektron i jego antycząstkę – pozytron. Obliczenia Breita i Wheelera były poprawne, ale nie spodziewali się oni, że ktoś fizycznie zademonstruje ich „przepowiednię”.

„Proces Breita-Wheelera jest jedną z najprostszych interakcji światła i materii oraz jedną z najczystszych demonstracji wzoru E=mc2” – powiedział główny autor badań, Oliver Pike z Imperial College w Londynie.

„Jednak nie zaobserwowano nigdy wyniku procesu Breita-Wheelera. Eksperymentalny projekt, jaki proponujemy, można przeprowadzić dość łatwo i przy użyciu istniejących już technologii” – dodał Pike.

Zderzacz fotonów przekształcałby bezpośrednio światło w materię, wykorzystując potężny laser o wysokiej intensywności do wystrzeliwania elektronów z prędkością niemal równą prędkości światła w sztabę złota. To miałoby tworzyć strumień fotonów o miliard razy bardziej energetyczny niż światło widzialne.

Następnym krokiem byłoby skierowanie wysokoenergetycznego lasera na powierzchnię małego złotego cylindra o nazwie vacuum hohlraum, aby stworzyć pole promieniowania termicznego fotonów. Naukowcy skierowaliby później strumień fotonów ze sztaby złota przez środek hohlraum, co spowodowałoby zderzenie fotonów z tych dwóch źródeł i powstanie elektronów i pozytronów, które mogłyby zostać wykryte, kiedy wystrzeliwałyby z urządzenia.

Materia została po raz pierwszy stworzona z czystej energii w 1997 roku w Stanford Linear Accelerator Center, kiedy to potężna wiązka elektronów została wystrzelona w promień fotonów. Co jakiś czas elektron zderzał się z fotonem, wpychając go na inne fotony z siłą wystarczającą, aby powstał elektron i pozytron.

„Nie było wystarczająco dużo energii w Stanford, aby zaobserwować proces Breita-Wheelera. Zamiast tego zaobserwowano dużo bardziej złożony proces. Wysokoenergetyczne fotony wchodziły w interakcję z wieloma niskoenergetycznymi fotonami w silnym polu lasera” – powiedział Pike.

„W naszym projekcie nie występują żadne masywne cząsteczki, więc nasz plan byłby pierwszym przykładem czystego zderzacza fotonów” – dodał.

Profesor Martin Sevior, fizyk cząstek eksperymentalnych na University of Melbourne, zgadza się z tym.

„Ta nowa metoda nie będzie wymagała takich wysokoenergetycznych strumieni elektronów, jak te użyte w Stanford” – powiedział Sevior, który nie brał udziału w badaniach.

„Eksperyment na Stanford użył najbardziej intensywnych strumieni elektronów na świecie. Nowy system będzie działał z dużo mniej energetycznym strumieniem elektronów i przy tym samym poziomie energii uzyskamy dużo więcej fotonów” – dodał.

Według Seviora, zderzacze fotonów będą miały wiele zastosowań w fizyce.

„Pomoże to naukowcom badać, jak naprawdę działają interakcje między fotonami oraz umożliwi badanie szczegółów teorii elektrodynamiki kwantowej” – powiedział naukowiec.

Źródło: Extremetech, Imperial

Zdjęcie: Pixabay

KOMENTARZE disqus
komentuj przez Disqus
Wiedzocholik na Facebooku
POLUB NAS    
Wiedzocholik na Instagramie Wiedzocholik na Instagramie
Przeglądnij się
PODĄŻAj ZA NAMI    
Wiedzocholik na Twitterze