Hayley Dunning , Imperial College London
V laserových zařízeních ve Velké Británii testují fyzikové z Imperialu 84 let starou teorii, která byla kdysi považována za neprokazatelnou.
Teorie Breit-Wheelerova procesu říká, že by mělo být možné přeměnit světlo na hmotu tak, že se rozbijí dvě částice světla (fotony) a vytvoří elektron a pozitron. Dosavadní pokusy o to však vyžadovaly přidání dalších vysokoenergetických částic.
Fyzici z Imperial College London pod vedením profesora Stevena Rose přišli v roce 2014 se způsobem testování teorie, který se na tyto přidané doplňky nespoléhá, a dnes probíhá experiment, který doufá, že se poprvé podaří přeměnit světlo přímo na hmotu.
Profesor Rose řekl: „V roce 2014 se podařilo světlo přeměnit na hmotu: „Jednalo by se o čistou demonstraci Einsteinovy slavné rovnice, která spojuje energii a hmotu: E=mc2, která nám říká, kolik energie vzniká při přeměně hmoty na energii. To, co děláme my, je totéž, ale obráceně: měníme energii fotonů na hmotu, tj. m=E/c2.“
Systém zahrnuje dva vysoce výkonné laserové paprsky, které se používají k vytvoření fotonů světla, jež se mají rozbít. Jeden z fotonů má asi 1000krát větší energii než fotony, které vytvářejí viditelné světlo, a druhý má 1 000 000 000krát větší energii.
Laserové paprsky jsou zaměřeny na dva samostatné malé terče uvnitř terčové komory, která obsahuje složitou optiku sloužící k zaměření laserových paprsků a magnety používané k vychýlení nabitých částic. Právě nabité pozitrony vystupující ze srážky bude tým hledat, aby potvrdil, zda byl proces úspěšný.
Tým vedený Dr. Stuartem Manglesem a profesorem Rosem hledal po celém světě vhodný laserový systém, ale nejvhodnější našel blízko domova: laser Gemini v centrálním laserovém zařízení STFC Rutherford Appleton Laboratory nedaleko Oxfordu.
Pokud budou úspěšní, podaří se jim detekovat pozitrony, ale budou muset provést pečlivou analýzu dat, než bude možné potvrdit, že tyto pozitrony pocházejí z Breit-Wheelerova procesu, a ne z jiných procesů na pozadí, což prokáže úspěšnost přeměny světla na hmotu.
Dr. Mangles řekl: „Ještě předtím, než bude možné potvrdit, že tyto pozitrony pocházejí z Breit-Wheelerova procesu, a ne z jiných procesů na pozadí: „Když Gregory Breit a John Wheeler v roce 1934 poprvé navrhli tento mechanismus, použili tehdy novou teorii interakce mezi světlem a hmotou známou jako kvantová elektrodynamika (QED). Zatímco všechny ostatní základní předpovědi QED byly od té doby experimentálně prokázány, ‚dvoufotonový Breitův-Wheelerův proces‘ nebyl nikdy pozorován.
„Kdyby se nám ho podařilo prokázat nyní, obnovili bychom proces, který byl důležitý v prvních 100 sekundách vesmíru a který je také pozorován v záblescích gama záření, což jsou největší exploze ve vesmíru a jedna z největších nevyřešených záhad fyziky.“
Některé z detektorů, které tým použije, pocházejí z CERNu a tým doufá, že využije síť studentů škol, kteří jim pomohou analyzovat data prostřednictvím Institutu pro výzkum ve školách, jehož byl profesor Rose jedním ze zakladatelů.
Poskytuje Imperial College London
.