Физики Имперского колледжа Лондона предложили способ создания материи из света. Идея, впервые выдвинутая 80 лет назад, долгое время считалась нереализуемой.

Относительно простой способ позволяет физически доказать теорию, впервые выдвинутую Грегори Брейтом и Джоном Уилером в 1934 году.


Эти американские физики предположили возможность преобразования свет в материю путем столкновения двух фотонов. В результате этого столкновения должны образоваться электрон и позитрон. Правда, сами Брейт и Уилер сомневались в том, что кто-то сумеет проверить их предположение, на практике столкнув фотоны между собой.


Новая работа, опубликованная в Nature Photonics, описывает, как именно теория Брейта и Уилера может быть доказана на практике. Для этого предлагается построить «фотон-фотон коллайдер», который будет преобразовывать свет непосредственно в материю, используя уже имеющуюся технологию.


Ученые Имперского колледжа Лондона занимались никак не связанными с фотонами проблемами термоядерной энергии, когда поняли, что их работа может быть применена к теории Брейта-Уилера. Прорыв был достигнут ими в сотрудничестве с физиком-теоретиком из Института ядерной физики Макса Планка.


Эксперимент с коллайдером, который предложили ученые, включает в себя следующие ключевые шаги. Во‑первых, будет использоваться очень мощный лазер высокой интенсивности, чтобы ускорить электроны до скорости, которая будет чуть ниже скорости света. Затем эти электроны должны будут выстреливаться в золотую пластинку для создания для создания луча фотонов, в миллиард раз более насыщенного, чем видимый свет.


Во-вторых, будет задействована крошечная цилиндрическая золотая камера hohlraum (в перевод с немецкого — «пустая комната»). Ученые будут стрелять мощным лазером по внутренней поверхности этой золотой емкости, для создания поля теплового излучения, генерирующего свет, похожий на тот, что излучается звездами.


Наконец, в финале пучок фотонов из первой стадии эксперимента, должен будет проходить через центр камеры, в результате чего фотоны от двух источников должны будут сталкиваться и образовывать электроны и позитроны. Предполагается, что элементарные частицы можно будет зафиксировать при их выходе из золотой камеры.


По словам ведущего исследователя проекта Оливера Пайка, проверка теории Брейта и Уилера может быть осуществлена относительно легко. Этот эксперимент позволил бы воссоздать процесс, который имел большое значение в первые 100 секунд существования вселенной и который проявляется также во всплесках космического гамма-излучения — самых больших взрывах во Вселенной и одной из величайших неразгаданных тайн для физиков.


По сообщению PhysOrg