por Hayley Dunning , Imperial College London
Nas instalações de laser no Reino Unido, os físicos Imperiais estão testando uma teoria de 84 anos de idade que uma vez foi considerada impossível de provar.
A teoria do processo Breit-Wheeler diz que deveria ser possível transformar luz em matéria, esmagando duas partículas de luz (fótons) juntas para criar um elétron e um positron. No entanto, tentativas passadas para fazer isso exigiram a adição de outras partículas de alta energia.
Físicos do Imperial College London, liderados pelo Professor Steven Rose, inventaram uma forma de testar a teoria que não dependia desses extras em 2014, e hoje uma experiência está correndo na esperança de transformar luz diretamente em matéria pela primeira vez.
Professora Rose disse: “Isto seria uma pura demonstração da famosa equação de Einstein que relaciona energia e massa: E=mc2, que nos diz quanta energia é produzida quando a matéria é transformada em energia. O que estamos a fazer é o mesmo mas ao contrário: transformar a energia do fotão em massa, ou seja, m=E/c2”
O sistema envolve dois feixes de laser de alta potência, que estão a ser usados para criar os fotões de luz a serem esmagados juntos. Um dos fótons tem cerca de 1000 vezes a energia dos fótons que produzem luz visível, e o outro tem 1.000.000.000 vezes a energia.
Os feixes de laser são focalizados em dois pequenos alvos separados dentro de uma câmara alvo, que contém ótica complexa usada para focalizar os feixes de laser e ímãs usados para defletir as partículas carregadas. São os pósitrons carregados que a equipe procurará para confirmar se o processo foi um sucesso.
A equipe, liderada pelo Dr. Stuart Mangles e pelo Professor Rose, procurou ao redor do mundo por um sistema laser adequado, mas encontrou o mais adequado perto de casa: o laser Gemini no STFC Rutherford Appleton Laboratory’s Central Laser Facility, perto de Oxford.
Se forem bem sucedidos, detectarão positrões, mas terão que realizar uma análise cuidadosa dos dados antes que esses positrões possam ser confirmados como originados do processo Breit-Wheeler e não de outros processos de fundo, provando o sucesso de transformar luz em matéria.
Dr Mangles disse: “Quando Gregory Breit e John Wheeler propuseram o mecanismo pela primeira vez em 1934, eles usaram a então nova teoria da interação entre luz e matéria conhecida como eletrodinâmica quântica (QED). Enquanto todas as outras previsões fundamentais de QED foram demonstradas experimentalmente desde então, o ‘processo Breit-Wheeler de dois fótons’ nunca foi visto.
“Se pudéssemos demonstrá-lo agora, estaríamos recriando um processo que foi importante nos primeiros 100 segundos do universo e que também é visto em explosões de raios gama, que são as maiores explosões no universo e um dos maiores mistérios não resolvidos da física.”
alguns dos detectores que a equipa irá utilizar vêm do CERN, e a equipa espera utilizar uma rede de alunos das escolas para os ajudar a analisar os dados através do Instituto de Investigação nas Escolas, do qual a Professora Rose foi uma das fundadoras.
Fornecido pelo Imperial College London