Ученые собираются превратить свет в материю

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.