by Hayley Dunning , Imperial College London
英国にあるレーザー施設において、帝国の物理学者たちは、かつて証明することが不可能と考えられていた、84年前の理論を検証しています。
ブライト・ウィーラー過程の理論は、光の粒子（光子）同士をぶつけ、電子とポジトロンを作り出すことによって光を物質に変換できるはずだと述べています。 しかし、これを行う過去の試みでは、他の高エネルギー粒子を加える必要がありました。
スティーブン・ローズ教授率いるインペリアル・カレッジ・ロンドンの物理学者たちは、2014年に、これらの付加的なものに頼らない理論を検証する方法を考え出し、今日、光を初めて物質に直接変えることを期待して実験が実行されています。 “これは、エネルギーと質量を関連付けるアインシュタインの有名な方程式の純粋なデモンストレーションになります。 E=mc2は、物質がエネルギーに変わるときに、どれだけのエネルギーが発生するかを教えてくれるものです。 私たちがやっていることは同じですが、逆です。光子のエネルギーを質量に変える、すなわちm=E/c2です」
このシステムには2つの高出力レーザービームがあり、光の光子をぶつけ合うために使用しています。 そのうちの1つは可視光を発生させる光子の約1000倍のエネルギーを持ち、もう1つはその100万倍のエネルギーを持つ。
レーザービームは、レーザービームを集光するための複雑な光学系と荷電粒子をそらすための磁石を備えたターゲットチャンバーの中の2つの別々の小さなターゲットに集束される。 Stuart Mangles博士とRose教授が率いる研究チームは、適切なレーザーシステムを世界中に探しましたが、オックスフォードに近いSTFC Rutherford Appleton Laboratoryの中央レーザー施設にあるGeminiレーザーが最も適していることを発見しました。
成功すれば、陽電子を検出することができますが、それらの陽電子が他のバックグラウンドプロセスからではなく、ブライト・ウィラー過程に由来するものであると確認され、光を物質に変えることの成功を証明する前に、データを慎重に分析しなければならないでしょう、とMangles博士は言います。 “グレゴリー・ブライトとジョン・ホイーラーが1934年にこのメカニズムを最初に提案したとき、彼らは量子電気力学 (QED) として知られる光と物質の相互作用に関する当時新しい理論を使っていました。 QED の他のすべての基本的な予測はその後実験的に実証されていますが、「2 光子ブライト・ウィーラー過程」は一度も確認されていません。
「もし今実証できれば、宇宙の最初の 100 秒間に重要だった過程を再現することになり、宇宙最大の爆発であり物理学の最大の未解決問題の一つであるガンマ線バーストにも見られる過程を再現できることになります。「
チームが使用する検出器のいくつかは、CERNから来たものです。チームは、ローズ教授が創設者の一人であるInstitute for Research in Schoolsを通じて、データ分析に学校の生徒のネットワークを利用することを希望しています。
提供：インペリアル・カレッジ・ロンドン