Учени са измислили как да превърнат чистата енергия в материя само с помощта на лазери

Един от *постулатите на квантовата физика гласи, че материята може да бъде създадена само от светлина (фотони). На практика проверката на това изисква огромни енергии и никога не е била проверявана в лаборатория. Група учени от САЩ и Япония обаче наскоро са открили условията, при които подобен експеримент е възможен с помощта на съвременни лазери.

*Постулат – Положение, което не е очевидно, но се приема без доказателства за изходно положение.

Трябва да се каже, че косвено синтезът на материя от светлинна енергия е осъществен в лаборатория и то не веднъж през последните 2-3 години. Учени ускориха йони на злато и други тежки метали до релативистични скорости. При тази скорост йоните били заобиколени от облаци от фотони, което дело до сблъсъци между фотоните при приближаването на металните йони един към друг. При тези сблъсъци се получават частици и античастици (обикновено електрони и позитрони). С други думи, при взаимодействието фотон-фотон се е образувала материя, която е била отлично регистрирана от научните инструменти.

Да се повтори подобен експеримент само с лазерни лъчи – да се възпроизведе чист експеримент на преход от енергия към материя означава да се издигнем на друго ниво на науката. Екип от изследователи от Университета в Осака и Калифорнийския университет в Сан Диего обясниха как са го направили. Те използвали моделиране, за да демонстрират как материята може да бъде експериментално произведена единствено от светлина, което може да помогне за проверка на дългогодишни теории за еволюцията на Вселената в бъдеще.

„Нашата симулация показва, че при взаимодействие с интензивни електромагнитни лазерни полета, плътната плазма може да се самоорганизира и да образува фотон-фотонен колайдер.“

обяснява д-р Сугимото, водещ автор на изследването,

Този колайдер съдържа гъста популация от гама-лъчи, 10 пъти по-плътна от плътността на електроните в плазмата, чиято енергия е 1 милион пъти по-голяма от тази на фотоните в лазера. При сблъсъците между фотони в колайдера се получават двойки електрон-позитрон, а позитроните се ускоряват от електрическото поле на плазмата, създадено от лазера. Резултатът е позитронен сноп.

Когато фотон се сблъска с фотон в колайдера се образуват двойки електрон-позитрон, а позитроните се ускоряват от електрическото поле на плазмата, създадено от лазер. Резултатът е позитронен лъч.

Същността на процеса се състои в това, че плазмата, облъчена от наличните в момента лазери в състояние, близко до критичното е в състояние да се самоорганизира и не само да произвежда позитрони (и електрони), но и да ги ускорява до свръхрелативистични енергии. Лазерният импулс натрупва електрони в предния си край, създавайки силно надлъжно електрическо поле на плазмата. Полето създава движещ се колайдер на гама-лъчи (вид вълнови фронт, където се сблъскват гама-лъчи), който генерира позитрони чрез линейния процес на Брайт-Велер – анихилация на двe гама-лъчи в двойка електрон-позитрон. В същото време ускорителят на позитрони е плазмено поле, а не лазер, както е показано на илюстрацията по-горе.

Именно откритието на ускорението на позитрони обещава възможността за създаване на съоръжение за първото в историята превръщане на чиста енергия в материя. За тази цел ще бъде достатъчно да се използват наличните лазери с интензитет 1022 W/cm2. Моделирането показа, че позитронният сноп ще придобие енергия на ниво гигаелектронволта с ъгъл на отклонение около 10° със заряд от 0,1 pC (106 електрона на импулс). Считаната досега за научна фантастика ще се превърне в реалност, но съвсем не като на кино. Малко вероятно е от това да произлязат репликатори, но потвърждението на Стандартния модел и, което не е изключено, нова физика е достойна награда за откритието.