Световая «сгущенка»
Фото: Getty Images / Fotobank.ru

Фото: Getty Images / Fotobank.ru

Физики научились превращать частицы света в материю и антиматерию

Европейские физики нашли способ «столкнуть» два фотона и получить из них материю и антиматерию — электрон и антиэлектрон. Чертежи «светового коллайдера» были опубликованы в воскресенье, 18 мая, в журнале Nature Photonics.

На страницах многих научно-фантастических романов часто упоминаются различные футуристические приборы, способные создавать еду и предметы обихода буквально из ничего. Многие из них, по задумке авторов книг, работают благодаря способности этих аппаратов превращать фотоны света в материю. И хотя такие гаджеты пока остаются фантастикой, американские физики Григорий Брейт и Джон Уилер теоретически обосновали возможность такой трансформации еще в начале ХХ века.

По идее Брейта и Уилера, столкновение двух фотонов при определенных условиях может привести к их превращению в пару частиц «настоящей» материи — электрона и позитрона. Сами теоретики не считали возможной проверку этой гипотезы на практике, с чем не соглашаются Оливье Пайк из Имперского колледжа Лондона (Великобритания) и другие участники его научной команды.

Пайк с коллегами и сотрудники Института ядерной физики в Гейдельберге (ФРГ) предлагают создать «световой коллайдер», который будет сталкивать не ядра атомов или частицы материи, а фотоны света.

Изначально немецкие и британские физики работали над проблемами термоядерного синтеза. Они экспериментировали с так называемыми хольраумами — миниатюрными цилиндрами из золота, которые недавно ученые из проекта NIF использовали для вывода термоядерной реакции в энергетический «плюс».

Группа Пайка заметила, что цилиндр можно использовать не только для сжатия дейтерия и «накачки» его энергией, но и для получения и разгона фотонов до скоростей и энергий, необходимых для осуществления эксперимента Брейта и Уилера. Руководствуясь этой идеей, авторы статьи создали схему «светового коллайдера», оценили его стоимость и реалистичность сборки из существующих на сегодняшний день компонентов.

Схема «фотонного коллайдера». Изображение: Oliver Pike / Nature / NPG

Схема «фотонного коллайдера». Изображение: Oliver Pike / Nature / NPG

Благодаря хорошим «разгонным» свойствам цилиндров из золота, коллайдер оказался достаточно дешевым, экономичным и простым в изготовлении. Он состоит из нескольких магнитных «ловушек», детектора элементарных частиц и двух источников фотонов.

В качестве первого генератора частиц света выступает тонкая пластинка из золота, обратная сторона которой непрерывно бомбардируется потоком электронов, разогнанных до околосветовых скоростей при помощи лазера. Эти электроны взаимодействуют с ядрами атомов золота внутри пластины, в результате чего возникает мощный поток фотонов, чья энергия в миллионы раз превышает энергию частиц света с хорошо освещенной улицы.

Вторым источником фотонов в схеме Пайка и его коллег выступает хольраум, внутренняя поверхность которого освещается другим лазером. Одновременно с этим золотой цилиндр является и той точкой, где «лучи» фотонов пересекаются, и где будет происходить столкновение фотонов. После таких столкновений новорожденные частицы материи будут вылетать из цилиндра наружу, где их «поймают» магнитные ловушки и перенаправят к детекторам.

По словам физиков, постройка такого коллайдера не потребует многомиллиардных вложений, сравнимых с расходами на создание БАК или «Тэватрона». В качестве источника электронов и лазерных лучей Пайк и его коллеги предлагают использовать уже существующие ускорители частиц.

«Хотя теория Брейта и Уилера является достаточно простой идеей, мы всегда считали, что ее крайне сложно проверить эмпирически. Мы смогли найти рецепт решения этой проблемы всего за пару часов после того, как начали думать о том, в каких областях физики, помимо термоядерной энергетики, можно использовать хольраумы. А теперь начинается гонка по постройке светового коллайдера, — заявил Пайк.

Авторы статьи уже начали сборку коллайдера, прототип которого, по их словам, будет готов к работе примерно через год. Запуск этого прибора даст физикам возможность проверить справедливость теорий начала ХХ века, описывающих взаимодействие света и материи. Кроме того, наблюдения за рождением и смертью частиц внутри коллайдера поможет понять, как выглядела Вселенная в первые 100 секунд после Большого взрыва, и как рождалась материя, составившая основу первичных галактик и звезд.

На уровне бюро и выше Далее в рубрике На уровне бюро и вышеНАТО намерено продолжить военное сотрудничество с Узбекистаном. Эксперт: через Ташкент альянс сможет контролировать регион Читайте в рубрике «Наука и технологии» Казань выбрала лучшие стартапыИнвесторы на Kazan Startup Weekend в ИТ-парке начали сотрудничество с несколькими стартапами Казань выбрала лучшие стартапы

Комментарии

19 мая 2014, 20:11
Если задуматься, то можно понять насколько обыденные в наше время вещи в прошлом бы вызвали восхищение и восторг. Вполне вероятно, что в скором будущем для человечества откроются новые горизонты в развитии науки и техники и появятся возможности, о которых сейчас можно только фантазировать и мечтать.
20 мая 2014, 09:47
О чем может мечтать человек? Увы, на этот вопрос нельзя дать однозначный ответ. Кто-то мечтает о полете к другим планетам, а кто-то просто о тарелке горячего супа.
Напишите пожалуйста, когда найдут бозон Хиггса, и разбудить не забудьте, в нем весь секрет
Ну античастицы тоже долгие годы оставались недосягаемыми,теперь ученые могут действительно на практике понять как они работают. Еще бы название статьи поменять)
19 мая 2014, 23:43
Очень не хватало хороших популярных статей после кончины Ленты. Вы начинаете восполнять дефицит, спасибо!
20 мая 2014, 10:37
И опять же без золота ни куда... Видимо прав был Ведагор, когда говорил о том что человекоподобные рептилоиды собирают его и переправляют инопланетянам с Нибиру..! )
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Читайте только самое важное!
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте наиболее актуальные материалы
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»