Londoni Imperial College'i teoreetilised füüsikud kavandasid katse, mis selle võimaldaks.
Londoni Imperial College'i teoreetilised füüsikud on kavandanud eksperimendi, milles kasutatakse valguse muundamiseks mateeriaks kahe footoni kokkupõrkel olemasolevat tehnoloogiat kasutades. Selle võimaluse teooriat käsitleti 80 aastat tagasi, kuid seni polnud selle tõestamiseks olnud võimalik eksperimente kavandada.
Londoni Imperial College'i füüsikud on avastanud, kuidas luua ainet valgusest: saavutus, mida usuti võimatuks, kui seda esmakordselt teoreetiliselt rajati 80 aastat tagasi .
Ühel päeval, pärast mitut kohvi, töötasid Imperiali kolledži Blacketti füüsikalabori väikeses kontoris välja kolm füüsikut suhteliselt lihtsa viisi teadlaste Breiti ja Wheeleri poolt 1934. aastal välja töötatud teooria füüsiliseks testimiseks.
Breit ja Wheeler tegid ettepaneku, et valgust peaks olema võimalik muundada ainena kahe valguse osakese (footonite) kokkupõrkel ning elektroni ja positroni loomisega: see on lihtsaim meetod, mille abil valgust saab aineks muundada. Arvestus osutus teoreetiliselt mõistlikuks, kuid Breit ja Wheeler ütlesid, et nad ei eeldanud, et keegi oma ennustust füüsiliselt tõestab. Seda ei ole laboris kunagi täheldatud ja selle katsetamiseks tehtud varasemates katsetes oli vaja lisada massiivseid suure energiaga osakesi.
Võimalik praktiline test
Ajakirjas Nature Photonics avaldatud uus uurimistöö näitab esmakordselt, kuidas Breiti ja Wheeleri teooriat praktikas tõestada saab . See "footoni-footoni põrketiirus", mis muundab valguse otse juba olemasoleva tehnoloogia abil aineks, oleks uut tüüpi suure energiaga füüsikakatse.
Selle katsega taastatakse protsess, mis oli universumi esimese 100 sekundi jooksul väga oluline ja mida on näha ka gammakiirguspursketes, mis on universumi suurimad plahvatused ja füüsika üks suurimaid lahendamata saladusi.
Teadlased olid uurinud termotuumasünteesi energiaprobleeme, mis polnud sellega seotud, kui nad mõistsid, et see, mille kallal nad töötavad, võib kohaldada Breit-Wheeleri teooriat. Edusamm saavutati koostöös Imperialit külastava Max Plancki tuumafüüsika instituudi teoreetilise füüsikuga Saksamaalt.
Breit-Wheeleri teooria demonstreerimine annaks füüsikalise mõistatuse lõpliku detaili, mis kirjeldab valguse ja mateeria vahelisi lihtsamaid interaktsiooni viise. Selle pusle ülejäänud kuus tükki, sealhulgas Diraci 1930. aasta teooria elektronide ja positronite hävitamise kohta ja Einsteini 1905. aasta fotoelektriline efekt, on seotud Nobeli preemia võitnud teadusuuringutega.
Imperial College'i füüsikaosakonna professor Steve Rose selgitab pressiteates: „ Vaatamata kõigile füüsikutele, kes nõustusid, et tema teooria on tõene, ütlesid Breit ja Wheeler, et nad ei eelda, et seda laboris demonstreeritakse. Täna, peaaegu 80 aastat hiljem, tõestasime, et nad eksisid. Kõige üllatavam oli meie jaoks avastus, kuidas me saame materjali luua otse valguse abil, kasutades tehnoloogiat, mis meil täna Ühendkuningriigis on. Kuna oleme teoreetikud, räägime inimestega, kes saavad meie ideid selle ajaloolise eksperimendi läbiviimiseks kasutada. ”
Seotud artiklid
Esimene foto valgusest, mis käitub samal ajal nii laine kui ka kehana
Võimalik seletus aine päritolule kosmoses
Google Glassi „rakendus” analüüsib taimede tervist neid kahjustamata
Nad saavad kiibi sisse põimitud footonid
Nad saavad peatada õhus oleva valguse
Pidev eksperiment
Teadlaste pakutud kokkupõrkekatse hõlmab kahte peamist sammu. Esiteks kasutaksid teadlased ülivõimsat suure intensiivsusega laserit, et kiirendada elektronid veidi alla valguse kiiruse.
Siis nad tulistaksid neid elektrone kuldplaadil, luues footonite kiirte miljard korda energilisemaks kui nähtav valgus.
Katse järgmine etapp hõlmab väikest kuldkapslit nimega hohlraum (saksa keeles "tühi tuba"). Teadlased tulistaksid selle kuldanuma sisepinnale suure energiatarbega laserit, et tekitada soojuskiirguse väli, mis tekitaks tähtede kiirgavale valgusele sarnast valgust.
Siis suunaksid nad katse esimese etapi footonikiire läbi kapsli keskpunkti, põhjustades kahe allika footonite kokkupõrke ja moodustades elektronid ja positronid. Siis oleks kapslist lahkudes võimalik tuvastada elektronide ja positronite teket.
Peauurija Oliver Pike, kes on praegu lõpetanud plasmafüüsika doktorikraadi, lisab: “Ehkki teooria on kontseptuaalselt lihtne, on seda eksperimentaalselt olnud väga raske kontrollida. Suutsime põrkeseadme idee väga kiiresti välja töötada, kuid meie pakutud eksperimentaalset ülesehitust saab teostada suhteliselt hõlpsalt ja olemasoleva tehnoloogiaga. ”
„Mõne tunni pärast mõeldes hohlraumide rakendustele väljaspool nende traditsioonilist rolli termotuumasünteesi uurimisel, avastasime me üllatuse, et see pakkus ideaalseid tingimusi footonite põrkeseadme loomiseks. Käimas on katse katse läbiviimiseks ja lõpetamiseks! ”
Teadusuuringuid rahastasid Inseneriteaduste ja füüsikaliste teaduste teadusnõukogu (EPSRC), John Adamsi Kiirenditeaduse Instituut ja Atomic Armament Establishment (AWE), mis kõik asuvad Ühendkuningriigis, ja see viidi läbi Ühendkuningriigis Koostöös Max-Planck -Institut für Kernphysikiga Saksamaalt.
Bibliograafiline viide :
OJ Pike, F. Mackenroth, EG Hill, SJ Rose. Vaakumahiaalis olev footoni ja footoni kokkupõrge. Loodusfotoonika (2014). DOI: 10.1038 / nphoton, 2014.95
Nad avastavad, kuidas luua ainet valgust
