Из света можно создать материю

Новое исследование может стать небывалым прорывом в физике. Ученые, работающие в Лаборатории Блэкетта в Имперском колледже Лондона (Великобритания), организовали эксперимент для того, чтобы проверить одну из самых провокационных теорий в квантовой электродинамике, которая заключается в том, что материю можно создать из чистого света. 

Трое ученых-физиков (два из Имперского колледжа, один из Института Макса Планка (Германия)) пришли к выводу, что их работа в области термоядерной энергии также может способствовать претворению в жизнь теории о превращении света в материю. Эта теория была выдвинута двумя американскими учеными Брейтом и Уилером 80 лет назад. Они выдвинули эту теорию на основе того, что уничтожение электрон-позитронных пар порождает два или более фотонов, в свою очередь, столкновение фотонов должно создавать электрон-позитронные пары, или пары Брейта-Уилера.

В ходе эксперимента, целью которого была попытка создания пар Брейта-Уилера, физики предложили двухступенчатый процесс. Во-первых, лазер высокой мощности будет разгонять электроны в вакууме до скорости света, а затем «выстреливать» ими в золотую фольгу толщиной в несколько миллиметров. При помощи этого процесса, который называется «Bremsstrahlung» (нем. «тормозное излучение»), электроны высокой мощности, «выстреливая», будут терять свою кинетическую силу, но при этом выпускать фотоны с гамма-излучением.

Во-вторых, магнитное поле внутри прибора будет сводить в параллельный пучок и направлять эти фотоны с гамма-излучением в емкость. Одновременно, чтобы любые созданные вторично электрон-позитронные пары были разделены магнитным полем сдерживания, емкость подвергается действию лазера высокой мощности, приводя ее в состояние теплового излучения черного тела. Как только пучок фотонов высокой мощности попадает в емкость, они приобретают сверхвозбужденное состояние, при котором они массово распадаются вместе с фотонами, сгенерированными лазером, направленным на емкость, и, если все идет согласно плану, будут созданы сотни тысяч пар Брейта-Уилера, которые образуются в продолжительный поток, выходящий из емкости. Вообще предполагается, что при использовании электронного пучка мощностью 2 ГэВ и лазера мощностью 400 эВ, получится свыше 100 000 электрон-позитронных пар.

Если этот эксперимент осуществится, он станет не только первой в мире реализацией фотон-фотонного коллайдера, но и методом для преобразования света в материю на уровнях мощности намного ниже, чем предполагалось ранее. И это будет возможно без массивного ускорителя частиц – можно будет достичь необходимого результата в обычной, скромно оборудованной лаборатории.

Если теория Брейта-Уилера будет реализована, то она станет последней из семи научных предположений, описывающих простейшие способы взаимодействия света и материи. Они включают в себя теорию Дирака 1930 года, касающуюся аннигиляции электронов и фотонов, теорию фотоэлектрического эффекта, выдвинутую Эйнштейном в 1905 году, а также торию Блэкетта и Оккиалини об аннигиляции единичного фотона.

Детали исследования были опубликованы в журнале Nature Photonics.
По материалам Gizmag.
Источник: А. Полянская nauka21vek.ru