Создать материю из света? Звучит как что-то из области научной фантастики, верно? Что ж, ученым удалось взять нечто, что казалось невероятным, и провести эксперимент, который доказал, что это возможно. Создание материи из света с помощью современных высокотехнологичных методов стало бы физическим подтверждением теории, впервые выдвинутой учеными Брайтом и Уилером в 1934 году.
Брейт и Уилер предположили, что теоретически можно превратить свет в материю, столкнув всего две частицы света, называемые фотонами, чтобы создать электрон и позитрон. Однако на практике это так и не было продемонстрировано.
Материя из чистого света метод и теория
Чтобы применить теорию на практике, исследователи разработали метод, который потенциально может превратить свет в материю. Они создали идею «фотонно-фотонного коллайдера», который будет преобразовывать свет непосредственно в материю с помощью уже существующих технологий. Сам эксперимент фактически воссоздает процесс, который был важен в первые 100 секунд существования Вселенной.
Сам эксперимент состоит из двух ключевых этапов. Сначала исследователи с помощью чрезвычайно мощного лазера высокой интенсивности разгоняют электроны до скорости, чуть меньшей скорости света. Затем они направляют эти электроны на золотую пластину. В результате образуется пучок фотонов, энергия которых примерно в миллиард раз превышает энергию видимого света. После этого исследователи направляют высокоэнергетический лазер на внутреннюю поверхность крошечной золотой банки, называемой хольраумом, чтобы создать поле теплового излучения и генерировать свет, подобный тому, что излучают звезды. Затем нужно направить пучок фотонов с первого этапа эксперимента в центр банки, чтобы фотоны из двух источников столкнулись и образовали материю.
«Несмотря на то, что все физики признали теорию верной, когда Брайт и Уилер впервые выдвинули ее, они сказали, что никогда не ожидали, что она будет подтверждена в лабораторных условиях, — заявил Стив Роуз, один из исследователей, в пресс-релизе. — Сегодня, почти 80 лет спустя, мы доказываем, что они ошибались. Самым удивительным для нас стало открытие того, как можно создавать материю непосредственно из света с помощью технологий, которые сегодня есть в Великобритании». Поскольку мы теоретики, сейчас мы обращаемся к тем, кто может использовать наши идеи для проведения этого знакового эксперимента».
Хотя это всего лишь теория, ее вполне можно применить на практике. Сейчас исследователи ищут способы провести такой эксперимент и доказать, что эта теория верна.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.