Експеримент се опитва да превърне светлината в материя

НаукаOFFNews Последна промяна на 26 March 2018 в 13:05 12940 0

Кредит Wikimedia Commons/Mathieu Michel Lobet
Нелинейният процес на Брейт-Уилър представлява създаването на електрон-позитронна двойка от разпадането на високоенергиен фотон (гама фотон), взаимодействащ със силно електромагнитно поле на лазер.

Известното уравнение на Айнщайн, E = mc2, ни учи, че материята може да се превърне в енергия. Това се случва естествено във Вселената и в ядрените реактори под контрола на хората. Уравнението обаче показва, че и обратното е вярно.

Трябва да е възможно да се създаде материя от енергията и точно това се опитват да направят учените от Имперския колеж в Лондон.

Екипът, ръководен от професор Стивън Роуз (Steven Rose), се опитва да постигне целта си, като направи два мощни лазера - единият с 1000 пъти, а другата с 1 милион пъти енергията на видимата светлина - които да ударят едновременно една и съща целева камера. Подходът се основава на процеса на Брейт-Уилър, представен за пръв път през 1934 г., от физиците Грегъри Брейт и Джон Уилър. Чрез уравнение те доказват, че сблъсъкът между два фотона теоретично е достатъчен, за да създаде един електрон и един позитрон (двойникът от антиматерия на електрона) – а с това и материални частици.

Досега никой не е успял да пресъздаде това. Впрочем, за да се осъществи подобен сблъсък, е необходима изключително голяма гъстота на фотони, а те трудно се създават в експериментални условия.

Целевата камера, в която се фокусират лазерните лъчи. Imperial College London

През 2014 г. професор Роуз предложи метод за създаване на процеса на Брейт-Уилър без участието на други частици. Това е подходът, който в момента се изпитва.

"Това би било чиста демонстрация на известното уравнение на Айнщайн, свързващо енергията и масата: E=mc2 , което ни показва колко енергия се получава, когато материята се превърне в енергия", коментира професор Роуз за сайта на Imperial College London. "Това, което правим, е същото, но на обратно - обръщаме фотонната енергия в маса, т.е. m=E/c2".

Това не е единственият екип, който работи усилено, за да се опита "да създаде материя от вакуум" и да извлече материя от енергия. Няколко групи се опитват да използват различни подходи, използвайки най-мощните лазери, проектирани някога,  и сложна оптическа настройка, за да получат процеса на Брейт-Уилър.


Процесът Брейт-Уилър е физически процес, при който се създава една двойка позитрон - електрон при сблъсък на два фотона. Това е най-простият механизъм, чрез който чиста светлина може потенциално да се трансформира в материя. Wikimedia Commons

Три проекта са на върха на списъка, изготвен от списание Science. Това са китайският Station Extreme Light (SEL), руският Exawatt Center for Extreme Light Studies (XCELS) и на американското Министерство на енергетиката Optical Parametric Amplifier Line (OPAL).

Тези три лазера са планирани да счупят сегашния рекорд за мощност на лазер, което е 5,3 петавата  (PW) или 5.3 квадрилиона вата (1 квадрилион е единица с 15 нули) и получен от Руксин Ли (Ruxin Li) и колегите му от лазера в Шанхай Superintense Ultrafast Laser Facility (SULF). Ли работи също по проекта SEL и се надява, че до 2023 г. екипът му да постигне целта за лазер с мощност 100 PW. Това е около 50 000 пъти общото потребление на енергия на планетата и светлина, толкова силна, че ще бъде равна на сумата от енергията, която нашата Земя получава от Слънцето. 

"Когато Грегъри Брейт и Джон Уилър за първи път предложиха механизма през 1934 г., те използваха тогавашната нова теория за взаимодействието между светлината и материята, известна като квантова електродинамика (QED)", добавя д-р Стюарт Мангълс (Stuart Mangles), който ръководи екипа. Докато всяка друга фундаментална прогноза на QED оттогава е демонстрирана експериментално, "процесът на Брейт-Уилър с два фотона" никога не е бил виждан".

Създаването на материя от енергия не е само упражнение. Това може да доведе до по-добро разбиране на няколко високоенергийни астрофизични процеса.

"Ако можем да го демонстрираме сега, ще пресъздадем процес, който е ключов през първите 100 секунди на Вселената и това се вижда и при най-големите експлозии във Вселената на гама лъчи и едни от най-големите неразрешени тайни на физиката", заключава д-р Мангълс.

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !