Учёные разработали довольно простой способ превращения света в материю. Следует отметить, что сразу же после того, как 80 лет тому назад этот процесс был впервые описан, практически все учёные отнесли его к категории «нереальных».
Эксперимент, как сообщается в журнале «Nature photonics», предполагает воссоздание событий, произошедших в первые 100 секунд после Большого Взрыва, аналогичных тем, что можно наблюдать во время гамма-всплесков.
В 1934 году учёные Грегори Брейт и Джон Уилер предположили, что свет может быть преобразован в материю при условиями столкновения двух фотонов, что позволит создать электрон и позитрон. Расчеты Брейта и Уилера были верны, но они даже подумать не могли, что кому-то придёт в голову экспериментально доказать их теорию.
По словам ведущего автора исследований Oliver Pike из Имперского колледжа Лондона (Imperial College London), процесс Брейта-Уилера — это один из простейших механизмов взаимодействия света и материи, и один из самых частых демонстраций E=mc2. Pike отмечает, что пару электрон-позитрон, которую принято считать основой построения материи, никогда ранее не удавалось создать в лабораторных условиях. Эксперимент, предложенный учёными, стал возможен именно благодаря наличию всех необходимых технологий, признаются авторы нового исследования.
Исследователи намерены трансформировать свет в материю с помощью созданного ими фотонного коллайдера. Планируется, что мощный лазер высокой интенсивности фотонного коллайдера ускорит электроны почти до скорости света, после чего эти электроны будут направлены в сторону позолоченной пластины. Это позволит создать луч фотонов, энергия которого более чем в миллиард раз превысит энергию видимого света.
Следующий шаг предусматривает направление лазера внутрь крошечного золотого цилиндра, получившего название «vacuum hohlraum». Это позволит создать поле теплового излучения, по свойствам аналогичное излучению звезд. Столкновение двух потоков фотонов должно создать позитроны и электроны, которые являются основой материи.
Материя была впервые создана из чистой энергии в 1997 году в Stanford Linear Accelerator Center, когда мощный электронный луч был запущен в лазерный луч фотонов. Иногда, в результате столкновения электронов и фотон образовывались пары электрон-позитрон.
По словам Pike, в Stanford Linear Accelerator Center было недостаточно энергии для того, чтобы наблюдать за процессом Брейта-Уилера, тем не менее, можно было следить за более сложным процессом, в рамках которого высокоэнергетические фотоны взаимодействовали с несколькими низкоэнергетическими фотонами в сильном лазерном поле. Pike, отмечает, что в его эксперименте не будут задействованы массивные частицы.
Учёные, инициировавшие проведение эксперимента, отмечают, что, хотя гипотеза Брейта-Уиллера понятна любому физику, и сама по себе является довольно простой, разработанный фотонный коллайдер характеризуется чрезвычайно сложной конструкцией.
Исследователи убеждены, что фотонный коллайдер позволит разъяснить процессы, имевшие место во во Вселенной в первые 2 минуты с момента ее рождения, а также будет полезен для изучения природы гамма-всплесков, которые принято считать самыми мощными выбросами энергии во Вселенной.
