Znanstvenici otkrili kako pretvoriti svjetlost u materiju

Troje znanstvenika Imperijalnog koledža u Londonu, objavilo je znanstveni rad u publikaciji Nature Photonics u kojem opisuju način na koji su uspjeli doći do otkrića kako omogućiti stvaranje materije iz svjetlosti, što je svojevrsna potvrda teorije Gregorya Breita i Johna A. Wheelera iz 1934. godine. To bi se izvelo sudaranjem samo dvije čestice svjetla (fotona), čime bi se kreiralo elektron i pozitron, što je najjednostavniji način za pretvaranje svjetla u materiju koji je ikada zamišljen.

Mada je stvar djelovala prilično uvjerljivo u teoriji, sami Breit and Wheeler su izrazili sumnju da će to ikada biti moguće stvarno demonstrirati, no novo istraživanje ukazuje da se njihova teorija može potvrditi u praksi.

Britanski znanstvenici s Imperijalnog koledža predložili su izradu takozvanog sudarača fotona (photon-photon collider), novog visokoenergetskog fizikalnog eksperimenta, koji će konvertirati svjetlo u energiju korištenjem tehnologije koja je već dostupna.

Eksperiment će kreirati proces koji je bio važan u prvih 100 sekundi nastanka svemira, a također je uključen i u bljeskove gama zračenja (gamma ray bursts), koji predstavljaju najveće eksplozije u svemiru i jedan od najvećih neriješenih fenomena u fizici.

Znanstvenici su do ovog otkrića došli kada su radili na jednom drugom problemu vezanom uz fuzijsku energiju, da bi potom otkrili da se to može aplicirati na Breit-Wheelerovu teoriju, a prijelomni trenutak je došao nakon suradnje s jednim teorijskim fizičarem Max Planck Instituta za nuklearnu fiziku, koji se našao u posjeti Imperial koledžu.

"Mada su fizičari prihvatili teoriju Breita i Wheelera, svi su izjavljivali kako ne očekuju da će ikada biti potvrđena u laboratoriju. Danas, 80 godina kasnije, dokazali smo im da su bili u krivu", izjavio je profesor Steve Rose s Odjela za fiziku na Imperijalnom koledžu. "Ono što nas je sve iznenadilo je činjenica da možemo kreirati materiju direktno od svjetla korištenjem tehnologije koju danas imamo u Velikoj Britaniji. Obzirom da smo mi teoretičari, sada razgovaramo s drugim znanstvenicima koji će iskoristiti našu ideju za provedbu eksperimenta".

Eksperiment sudarača fotona koji su predložili znanstvenici uključio bi dvije faze. Znanstvenici bi prvo koristili ekstremno snažan laser visokog intenziteta kako bi ubrzali elektrone tik ispod brzine svjetlosti. Potom će ih trebati ispaliti u zlatnu ploču kako bi se kreirala zraka fotona s milijardu puta više energije u odnosu na vidljivo svjetlo.

Druga faza eksperimenta uključuje sićušnu zlatnu "limenku" zvanu "hohlraum" (njemački - prazna soba). Znanstvenici će ispaliti visokoenergetski laser u unutrašnji prostor te limenke kako bi stvorili polje termalnog zračenja, čime bi se generiralo svjetlo nalik onom koje emitiraju zvijezde.

Potom će se fotonska zraka iz prve faze eksperimenta usmjeriti kroz sredinu zlatne limenke, što će rezultirati sudarom fotona iz dva izvora čime će se formirati elektroni i pozitroni. Nakon toga bi trebalo biti moguće detektirati formiranje elektrona i pozitrona pri izlasku iz limenke.

Voditelj istraživanja Oliver Pike koji upravo priprema doktorat iz fizike plazme, navodi kako su proučavanjem hohlrauma izvan njegove tradicionalne uloge u istraživanju fuzijske energije, otkrili da može osigurati savršene uvjete za kreiranje sudarača fotona. "Utrka za provođenje i kompletiranje eksperimenta sudarača fotona je započela!", navodi Pike.   

Izvor: Imperial College London