Группа ученых из института Макса Планка, Германия, и Имперского колледжа, Великобритания, планируют в скором времени провести эксперимент, результаты которого смогут послужить подтверждением одной из гипотез в области электродинамики, которая утверждает то, что частицы материи могут быть созданы из частиц света. Эта гипотеза была выдвинута около 80 лет назад двумя американскими физиками, Грегори Брейтом (Gregory Breit) и Джоном Арчибальдом Уилером (John Archibald Wheeler), которые предположили, что столкновение двух или большего количества высокоэнергетических фотонов должны привести к рождению пары электрон-позитрон, которая получила название пара Брейта-Уилера.



Ученые попытаются произвести на свет пары Брейта-Уилера при помощи двухэтапного процесса. На первом этапе в ускорителе будет осуществлен разгон луча электронов почти до скорости света. Эти электроны ударят в мишень, представляющую собой пластину из чистого золота, толщиной в несколько миллиметров. Столкновение высокоэнергетических электронов с атомами золота приведет к высвобождению кинетической энергии электронов в виде фотонов гамма-излучения.

Полученный поток гамма-фотонов будет сфокусирован и направлен при помощи магнитного поля, которое послужит еще и фильтром, отсеивающим любые образовавшиеся при столкновениях пары электрон-позитрон. Сфокусированный и очищенный луч фотонов будет направлен в объем так называемой "впадины" (hohlraum), представляющей собой реализацию абсолютно черного тела, где фотоны преобразуются в сверхвозбужденные фотоны теплового инфракрасного света. В объем этой "впадины" будет направлен свет еще одного лазера, что приведет к массе столкновений фотонов и что станет источником рождения множества пар Брейта-Уилера. Ученые ожидают, что при использовании луча электронов с энергией 2 ГэВ, и луча лазера с энергией 400 эВ, им удастся получить более 100 тысяч пар Брейта-Уилера в секунду.



Если запланированный эксперимент будет реализован, то это станет первым в истории науки случаем создания фотонного коллайдера. Следует заметить, что создание такого коллайдера возможно и без использования ускорителя частиц. В этом случае такой коллайдер можно будет построить в любой физической лаборатории, но уровни энергии, которыми он будет оперировать, и получаемые результаты будут намного скромней.

В случае удачного проведения эксперимента в фотонном коллайдере, полученные в его ходе данные могут послужить толчком для исследований в новых направлениях квантовой электродинамики. Это поможет ученым лучше разобраться в процессах, которые происходили в первые 100 секунд времени с момента Большого Взрыва. И самое главное, подтвержденная гипотеза Брейта-Уилера может стать заключительной теорией из семи теорий, описывающих самые простые способы взаимодействия света и материи, которые принесли своим создателям звания Лауреатов Нобелевской премии в области физики.



Ключевые слова:
Эксперимент, Свет, Материя, Фотон, Частица, Электрон, Позитрон, Пара, Ускоритель, Коллайдер

Первоисточник

Другие новости по теме:

Эксперимент NA64 - охота на таинственные темные фотоны

Пока CERN охотится за бозоном Хиггса, ускоритель лаборатории Джефферсона "подсвечивает" таинственные темные фотоны.

Шведские ученые создали свет из абсолютной пустоты.

На Большом Адронном Коллайдере была получена новая форма материи

Новый эксперимент подтвердил на практике двойственную квантовую природу света

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.