Stvarat ćemo materiju iz svjetlosti za godinu dana, tvrde naučnici

Materija i svjetlost

Demonstracijom svima poznatog odnosa E=mc2, fizičari su uvjereni da mogu stvoriti elektrone i pozitrone prilikom sudara fotona.

Istraživači su pronašli način da stvore materiju iz svjetlosti i prave planove za demonstraciju ovog poduhvata u narednih 12 mjeseci.

Ideja iz koje je proizašla ova ideja je prvi put opisana prije 80 godina od strane dva fizičara koji su kasnije radili na atomskoj bombi. U to vrijeme pretvorba svjetlosti u materiju se smatrala nemogućom u laboratorijima.

Ali, u izvještaju koji je podnesen u nedjelju, fizičari sa Londonskog Imperial Koleđa tvrde da su uspjeli riješiti problem koristeći lasere visoke snage i drugu opremu koja im je bila dostupna.

"U principu smo prikazali kako da napravite materiju iz svjetlosti," rekao je Steven Rose sa Imperiala. "Ukoliko uradite ovaj eksperiment, iz svjetla stvarat ćete materiju."

Naučnici nisu na ivici pronalaska mašine koja može stvarati objekte iz svakodnevnog života iz iznenadnih izboja laserskih zraka. Materiju koju pokušavaju da stvore dolazi u obliku podatomskih čestica koje su nevidljive golom oku.

Originalnu ideju su napisala dva američka fizičara, Gregory Breit i John Wheeler 1934. godine. Zaključili su da - vrlo često - dvije čestice svjetlosti ili fotoni, mogu da se kombiniraju da se dobije elektron i njegov ekvivalent antimaterije, pozitron. Elektroni su čestice materije koje kreiraju vanjske ljuske atoma u svakodnevnim objektima oko nas.

Ali, Breit i Wheeler nisu imali nikakva očekivanja da se njihova teorija dokaže u skorije vrijeme. U svojoj studiji, fizičari su zabilježili da je proces bio tako rijedak i težak za ponoviti da bi bilo "beznadežno pokušavati posmatrati formiranje parova u laboratorijskim eksperimentima".

Oliver Pike, glavni istraživač studije navodi da je proces jedan od najelegantnijih demonstracija popularne Ajnštajnove veze koja govori da su materija i energija međusobno izmjenjive vrijednosti. "Breit-Wheeler je najjednostavniji način stvaranja materije iz svjetlosti i jedna od najčistijih demonstracija E=mc2," navedeno je.

Žurnal Nature Photonics piše, naučnici opisuju kako bi mogli pretvoriti svjetlost u materiju u nekoliko koraka. Prvi korak je da ispale elektrone u komad zlata da bi proizveli zraku visoko energetskih fotona. Zatim, ispale visoko energetsku zraku lasera u malenu zlatnu kapsulu koja se naziva hohlraum (njem. "prazna soba"). Ovo proizvodi svjetlu zraku svjetlosti kao da ju je zvijezda emitovala. U zadnjem koraku, šalju prvu zraku fotona u hohlraum gdje se dva toka fotona sudaraju.

Proračuni koje su učinili naučnici pokazuju da proces "stiska" dovoljno čestica svjetlosti visoke energije u malu zapreminu da se stvori 100.000 elektron-pozitron parova.

Ovaj proces je jedan od najspektakularnijih predviđanja teorije koja se naziva kvantna elektrodinamika koja je razvijena neposredno prije drugog svjetskog rata. "Možete to zvati kao najdramatičnija posljedica kvantne elektrodinamike i ona jasno pokazuje da su svjetlost i materija međusobno izmjenjive," izjavio je Rose za Guardian.

Naučnici se nadaju da će uspjeti demonstrirati proces u narednih 12 mjeseci. Postoji nekoliko lokacija širom svijeta koje posjeduju tehnologiju. Jedna je ogromni Omega laser u Rochesteru, New York. A druga je Orion laser u Aldermastonu, postrojenje za atomsko oružje u Berkshire-u.

Uspješna demonstracija će ohrabriti fizičare koji nadgledaju mogućnosti foton-foton sudarača, alata za proučavanje ponašanja podatomskih čestica. "Takav sudarač bi mogao da se koristi da bi se izučavale osnove fizike sa vrlo jasnom eksperimentalnom postavkom: čista svjetlost ulazi, materija izlazi. Eksperiment bi bio prva demonstracija ovoga," naveo je Pike.

Andrei Seryi, direktor John Adams instituta sa Oksfordskog Univerziteta, navodi: "To je misao koja vas ostavlja bez daha, da stvari koje smo smatrali razdvojenim, mogu itekako se pretvoriti jedna u drugu: materija i energija, čestice i svjetlost."