Alai

În instalațiile laser din Marea Britanie, fizicienii de la Imperial testează o teorie veche de 84 de ani, despre care cândva se credea că este imposibil de demonstrat.

Teoria procesului Breit-Wheeler spune că ar trebui să fie posibilă transformarea luminii în materie prin zdrobirea a două particule de lumină (fotoni) împreună pentru a crea un electron și un pozitron. Cu toate acestea, încercările anterioare de a face acest lucru au necesitat adăugarea altor particule de înaltă energie.

Fizicienii de la Imperial College din Londra, conduși de profesorul Steven Rose, au găsit în 2014 o modalitate de a testa teoria care nu se baza pe aceste adaosuri, iar astăzi se desfășoară un experiment în speranța de a transforma pentru prima dată lumina direct în materie.

Profesorul Rose a declarat: „Aceasta ar fi o demonstrație pură a faimoasei ecuații a lui Einstein care leagă energia și masa: E=mc2, care ne spune câtă energie este produsă atunci când materia este transformată în energie. Ceea ce facem noi este același lucru, dar în sens invers: transformăm energia fotonilor în masă, adică m=E/c2.”

Sistemul implică două fascicule laser de mare putere, care sunt folosite pentru a crea fotonii de lumină care urmează să fie zdrobiți împreună. Unul dintre fotoni are o energie de aproximativ 1.000 de ori mai mare decât cea a fotonilor care produc lumina vizibilă, iar celălalt are o energie de 1.000.000.000.000 de ori mai mare.

Fasciculele laser sunt focalizate pe două ținte minuscule separate în interiorul unei camere de țintă, care conține o optică complexă folosită pentru a focaliza fasciculele laser și magneți folosiți pentru a devia particulele încărcate. Positronii încărcați care rezultă din coliziune sunt cei pe care echipa îi va căuta pentru a confirma dacă procesul a fost un succes.

Echipa, condusă de Dr. Stuart Mangles și de profesorul Rose, a căutat în întreaga lume un sistem laser adecvat, dar l-a găsit pe cel mai potrivit aproape de casă: laserul Gemini de la STFC Rutherford Appleton Laboratory’s Central Laser Facility de lângă Oxford.

Dacă vor avea succes, vor detecta pozitroni, dar vor trebui să întreprindă o analiză atentă a datelor înainte de a se confirma că acei pozitroni provin din procesul Breit-Wheeler și nu din alte procese de fond, dovedind succesul transformării luminii în materie.

Dr. Mangles a declarat: „Când Gregory Breit și John Wheeler au propus pentru prima dată mecanismul în 1934, au folosit noua teorie de atunci a interacțiunii dintre lumină și materie, cunoscută sub numele de electrodinamică cuantică (QED). În timp ce orice altă predicție fundamentală a QED a fost de atunci demonstrată experimental, „procesul Breit-Wheeler cu doi fotoni” nu a fost văzut niciodată.

„Dacă îl putem demonstra acum, am recrea un proces care a fost important în primele 100 de secunde ale universului și care este, de asemenea, observat în exploziile de raze gamma, care sunt cele mai mari explozii din univers și unul dintre cele mai mari mistere nerezolvate ale fizicii.”

O parte din detectoarele pe care echipa le va folosi provin de la CERN, iar echipa speră să folosească o rețea de elevi din școli pentru a-i ajuta să analizeze datele prin intermediul Institutului pentru Cercetare în Școli, al cărui profesor Rose a fost unul dintre fondatori.

.