Физики разработали сравнительно простой способ практически доказать теорию, разработанную учеными Брейтом и Уилером в 1934 году о превращении света в материю.
Брейт и Уилер предположили, что создать материю из света было бы возможно, если собрать вместе только две частицы света (два фотона), и получить электрон и позитрон. Расчет показывал, что теория верна, но никто не ожидал, что возможно будет физически продемонстрировать это предположение. Чтобы осуществить проверку, в эксперимент требовалось добавление массивных частиц высоких энергий, что тогда было невозможно.
В исследовании, опубликованном в Nature Photonics, рассказывается, как теория Брейта и Уилера может быть доказана на практике. Потребуется "фотон-фотонный" коллайдер, который будет преобразовывать свет непосредственно в материю, используя уже существующие технологии. Этим экспериментом будут воссозданы процессы, происходившие в первые 100 секунд ранней вселенной, а также те, что проявляется в гамма-всплесках, являющихся самыми большими взрывами во Вселенной и представляющие одну из величайшим неразгаданных тайн физики.
Ученые занимались исследованием, не связанным с задачами высоких энергий, когда поняли, что их работа может быть применена к теории Брейта-Уилера.
Практическая демонстрация теории Брейта-Уилера обеспечит решение одной из частей физической головоломки, описывающей возможные способы взаимодействия света и материи.
Эксперимент, как предполагается, будет включать два ключевых шага. Во-первых, ученые будут использовать очень мощный лазер для ускорения электронов почти до скорости света. Затем они будут бомбить этими электронами золотую пластину для создания пучка фотонов, в миллиард раз более энергетичных, чем видимый свет.
В следующем этапе эксперимента ученые будут направлять лазер высокой энергии на золотой цилиндр с дном, похожий на банку, для создания поля теплового излучения, генерирующего свет, аналогичный тому, что излучается звездами.
Затем они направят пучок фотонов от первой стадии эксперимента в эту золотую банку, в результате чего фотоны от двух источников будут сталкиваться и образовывать электроны и позитроны. |