Δημιουργία ύλης από φως

Posted on 19/05/2014

2


Με χρονολογική σειρά, οι θεωρίες που περιγράφουν τις αλληλεπιδράσεις του φωτός με την ύλη

Με χρονολογική σειρά, οι θεωρίες που περιγράφουν τις αλληλεπιδράσεις του φωτός με την ύλη

Η δυνατότητα δημιουργίας ύλης από το φως είναι μια από τις πιο εντυπωσιακές προβλέψεις της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής. Ο απλούστερος μηχανισμός όπου καθαρό φως μετατρέπεται σε σωματίδια είναι ο μηχανισμός Breit-Wheeler, σύμφωνα με τον οποίο παράγεται ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου: γ + γ´ → e+ + e, δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ σε εργαστήριο.

Οι ερευνητές Pike, Mackenroth, Hill και Rose στην εργασία τους με τίτλο «A photon–photon collider in a vacuum hohlraum» περιγράφουν το πως θα μπορούσαν να παραχθούν 105 ζεύγη Breit–Wheeler από συγκρούσεις φωτονίων.

Η πειραματική διάταξη μετατροπής φωτός σε ύλη

Η πειραματική διάταξη μετατροπής του φωτός σε ύλη

Σύμφωνα με την πειραματική διάταξη του παραπάνω σχήματος, υπερ-σχετικιστικά ηλεκτρόνια προσπίπτουν σε στόχο χρυσού, δημιουργώντας μια δέσμη φωτονίων υψηλής ενέργειας, εξαιτίας της ακτινοβολίας bremsstrahlung (ακτινοβολία από την επιβράδυνση φορτισμένων σωματιδίων). Το επόμενο στάδιο του πειράματος περιλαμβάνει το hohlraum (που στα γερμανικά σημαίνει «άδειο δωμάτιο»), όπου υψηλής ενέργειας λέιζερ δημιουργούν στην εσωτερική επιφάνεια από χρυσό ένα θερμικό πεδίο ακτινοβολίας, που συνίσταται από φωτόνια σαν αυτά που εκπέμπονται από άστρα. Η αρχική δέσμη των φωτονίων από το πρώτο στάδιο του πειράματος συγκρούεται με τα φωτόνια του hohlraum με αποτέλεσμα την δημιουργία ζεύγους ηλεκτρονίων ποζιτρονίων.

Σύμφωνα με τον Oliver Pike, που ηγείται της έρευνας, η διαδικασία Breit-Wheeler είναι ένας απλός τρόπος μετατροπής του φωτός σε ύλη και μια ξεκάθαρη απόδειξη της διασημότερης εξίσωσης της φυσικής, E=mc2 (η σχέση μεταξύ ενέργειας και μάζας του Einstein). Το πείραμα αναμένεται να υλοποιηθεί στους επόμενους 12 μήνες.
phys.org – theguardian.com