Ученые собрались превратить свет в материю при помощи мощных лазеров

Экспериментальная лазерная установка

Ученые-физики из Имперского колледжа в Лондоне готовятся к проведению ряд экспериментов, целью которых является подтверждение одной из теорий, выдвинутой 84 года назад. Эта теория, называемая процессом Брейта-Уилера, говорит о возможности превращения света в материю, согласно этой теории, две частицы света, фотоны, при столкновении и взаимодействии породят пару электрон-позитрон. Первые подобные эксперименты уже были проведены и электронно-позитронные пары были получены, но в этих экспериментах, помимо фотонов света, были задействованы и высокоэнергетические элементарные частицы других типов.

«Этот эксперимент будет первой чистой демонстрацией известного уравнения Эйнштейна, которое связывает энергию и массу, E=m*c^2. Это уравнение определяет, сколько энергии выделится при превращении материи в энергию» — рассказывает профессор Стивен Роуз (Professor Steven Rose), — «То, что мы планируем сделать, является обратным вариантом, мы превратим энергию фотонов в массу элементарных частиц, m=E/c^2».

В экспериментальной системе используются два мощных лазера, которые будут излучать фотоны света, которые столкнутся и породят материю. Фотоны, излученные одним лазером, будут иметь энергию, в 1 000 раз превышающую энергию фотонов света видимого диапазона. А энергия фотонов второго лазера будет превышать энергию обычных фотонов в 1 000 000 000 раз.

Лучи обоих лазеров будут сфокусированы на крошечной мишени, находящейся внутри вакуумной камеры, В этой камере будет располагаться сложная оптическая система и мощные магниты, которые служат для разделения и отклонения потоков заряженных частиц, электронов и позитронов в данном случае. А успехом данного эксперимента станет регистрация потока позитронов, что будет говорить об успехе преобразования света в материю.

Экспериментальная лазерная установка #2

В качестве источника высокоэнергетических фотонов будет выступать лазер Gemini, находящийся в исследовательском центре STFC Rutherford Appleton Laboratory’s Central Laser Facility, находящемся неподалеку от Оксфорда. Для регистрации явлений и сбора данных будут использованы различные датчики, большую часть из которых предоставит исследователям Европейская организация ядерных исследований CERN. Если ученым удастся зарегистрировать поток позитронов, им после этого придется провести самый тщательный анализ всех полученных данных и подтвердить, что позитроны были порождены именно процессом Брейта-Уилера, а не каким-либо другим процессом.

«Когда Грегори Брейт и Джон Уиллер выдвинули свою теорию, они использовали в качестве базы теорию взаимодействия между светом и материей, называемую квантовой электродинамикой (quantum electrodynamics, QED)» — рассказывает профессор Роуз, — «С тех пор была получена масса экспериментальных подтверждений теории QED, однако, процесс Брейта-Уилера, в котором принимают участие только два фотона света, не был ни разу реализован на практике».

«Если наш эксперимент будет проведен удачно, то мы воспроизведем процесс, который действовал в первые 100 секунд после момента рождения Вселенной в Большом Взрыве. На успех этого предприятия нам позволяют надеяться некоторые явления, зафиксированные учеными во время так называемых гамма-вспышек, которые порождаются самыми мощными взрывами во Вселенной, и которые являются одной из неразрешенных загадок современной физики».

Share Button

Материалы по теме:

Создана экспериментальная магнитная система охлаждения, эффективность которой обеспечивают сплавы с памятью формы
Современные холодильники достаточно сильно отличаются от своих предшественников своей формой, наличием сенсорных экранов и более богатым набором функций. Но внутри самых современных холодильников находятся ...
Пространственно-временные волновые пакеты: Свет нового класса лазера бросает вызов фундаментальным законам физики
Ученым удалось создать лазер совершенно нового класса, луч света которого не подчиняется некоторым фундаментальным законам физики и оптики. Лучи света этого лазера, которые ученые ...
Машины-монстры: CERN Proton Synchrotron — ускоритель частиц, который работает на протяжении 60 лет
Одному из самых первых ускорителей частиц Европейской организации ядерных исследований CERN недавно "стукнуло" 60 лет, тем не менее, эта установка все еще продолжает работать. ...
Физики создали устройство, внутри которого нарушаются законы, определяющие поведение и свойства света
Согласно результатам исследований, проведенных учеными-физиками из Национальной физической лаборатории и университета Хериот-Уотта в Эдинбурге, если импульс интенсивного света попадет внутрь тонкого кольца из специального ...
Впервые квантовые флуктуации были измерены при помощи подвижного 40-килограммового зеркала
Современная физика разделена на две области - на область классической физики, которая описывает работу больших объектов и систем в масштабе, который мы каждый день ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика