Физици ще се опитат да превърнат светлината в материя в първи по рода си експеримент

На теория би трябвало да е възможно да превърнем светлината в материя (фотоните са частици, които нямат маса). На практика разбира се, звучи по-лесно, отколкото реално да се постигне. Но сега, 84 години, след като е изказана за първи път тази хипотеза, учени смятат, че ще успеят да го направят – експериментът предстои да бъде проведен.

Нарича се процес на Брейт-Уилър и е свързан с най-известната формула в света – E=mc2. За първи път е описан през 1934 г. от двама физици на име Грегъри Брейт и Джон А. Уилър в списанието Physical Review. В своята статия Брейт и Уилър изказват предположението, че ако ударите два фотона един в друг, при сблъсъка ще се образуват позитрон и електрон – т.е., ще създадете материя от светлината.

Но това не е лесно за постигане. Всъщност, Брейт и Уилър смятат, че „няма надежда да се опитаме да наблюдаваме образуването на двойката в лабораторни условия.“

Но напоследък учените са доста по-оптимистично настроени. Експерименталното доказване на теорията изисква добавянето на огромни високоенергийни частици и все още не е наблюдавано в лаборатория, нито пък извън.

Таргетната камера в лабораторията на Имперския колеж в Лондон

През 2014 г. учените от Имперския колеж в Лондон провеждат експеримент, при който заобикалят необходимостта от подобни високоенергийни частици. А сега те най-накрая ще проведат целия тест.

„Това ще бъде чиста демонстрация на известното уравнение на Айнщайн, което свързва енергията с масата: E=mc2, което ни казва колко енергия се създава, когато материята се превръща в енергия,“ обяснява старши изследователят и професор по физика Стивън Роуз. „Онова, което ние правим, е същото, но наобратно: превръщаме фотонната енергия в маса, т.е. m=E/c2.”

Експерименталната среда, която екипът нарича фотонен колайдер, е нов вид физичен експеримент, в който участват два високоенергийни лазерни лъча. Единият е 1 000 пъти по-силен от енергията на фотоните, които създават видимата светлина; другият – около 1 000 000. Тези лазери ще бъдат използвани за създаването на фотони, които ще бъдат сблъскани. В таргетна камера електроните се изстрелват към златен лист, за да се възпроизведе лъч от високоенергийни фотони.

След това високоенергийният лазер се насочва към малка златна тръбичка, наречена hohlraum, за да се създаде поле от термална радиация. После фотонният лъч се насочва през hohlraum и фотоните от двата източника се сблъскват. Ако теорията проработи, екипът ще може да засече заредените позитрони, възникнали при сблъсъка.

Таргетната камера отвътре

Но те ще трябва да проверят данните изключително подробно, за да са сигурни, че позитроните не се създават при друг процес, случващ се на заден план. Но ако проработи, експериментът няма да е просто невероятен сам по себе си – той може да ни помогне да разберем малко по-добре цялата вселена.

„Когато Грегъри Брейт и Джон Уилър за първи път изказват предположението за този механизъм през 1934 г., те използват новата за онова време теория за взаимодействието между светлината и материята, известна като квантова електродинамика,“ казва Стюарт Мангълс. „Докато всички останали фундаментални прогнози на квантовата електродинамика са били демонстрирани оттогава насам експериментално, двуфотонният процес на Брейт и Уилър никога не е наблюдаван. Ако успеем да го демонстрираме сега, ще можем да пресъздадем процес, който е бил важен през първите 100 секунди от възникването на вселената, и който се наблюдава при потоците от гама лъчи, които представляват най-големите експлозии във вселената и са една от най-великите нерешени загадки на физиката.“

Трябва да знаете, че експериментът може и да не проработи – но това е една от очарователните страни на науката. Понякога при сблъскването на обекти се създава прекрасна каша, от която става ясно какво не се прави правилно и трябва да се подобри следващия път.

Очакваме с нетърпение резултатите от научния експеримент.

По статията работи: Величка Мартинова
Източник: thescinewsreporter.com