Ερευνητές προσομοίωσαν τη δημιουργία ύλης από το φως!

Το πλάσμα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να συγκρουστούν φωτόνια και να προκύψει ύλη, σύμφωνα με τους Φυσικούς που διεξήγαγαν προσομοιώσεις για να διερευνήσουν τις πρακτικές εφαρμογές της διάσημης εξίσωσης του Einstein για την σχέση μεταξύ μάζας και ενέργειας. Η εξίσωση αυτή δεν είναι άλλη από την E = mc² , η οποία υποδηλώνει ότι η ενέργεια και η μάζα είναι ισοδύναμες όταν η τελευταία πολλαπλασιάζεται με την ταχύτητα του φωτός στο τετράγωνο.

Μια ομάδα επιστημόνων των Πανεπιστημίων της Οσάκα και του Σαν Ντιέγκο προσομοίωσε πρόσφατα τις συγκρούσεις φωτονίων με τη χρήση λέιζερ. Τα αποτελέσματά τους υποδηλώνουν ότι οι συγκρούσεις θα παρήγαγαν ζεύγη ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων. Τα ποζιτρόνια – το αντισωματίδιο του ηλεκτρονίου – θα μπορούσαν στη συνέχεια να επιταχυνθούν από το ηλεκτρικό πεδίο του λέιζερ για να παραχθεί μια δέσμη ποζιτρονίων.

«Πιστεύουμε ότι η πρότασή μας είναι πειραματικά εφικτή και ανυπομονούμε για την εφαρμογή της στον πραγματικό κόσμο», δήλωσε ο Alexey Arefiev, φυσικός στο UC San Diego και εκ των συγγραφέων της εργασίας.

Σύμφωνα με την ανακοίνωση των ερευνητών, η πειραματική διάταξη είναι εφικτή σε εντάσεις λέιζερ που υπάρχουν σήμερα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις για να δοκιμάσουν πιθανές πειραματικές διατάξεις και βρήκαν μια αρκετά ενδιαφέρουσα: τον επιταχυντή φωτονίων-φωτονίων που αξιοποιεί τη διαδικασία Breit-Wheeler για την παραγωγή ύλης, δηλαδή εξουδετερώνει ακτίνες γάμμα για να παράγει ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων.

Ορισμένες ακραίες φυσικές καταστάσεις – όπως οι τόποι όπου γεννιούνται και πεθαίνουν αστέρια και όπου ο χρόνος σταματά – υπάρχουν στις μακρινές περιοχές του Σύμπαντος. Το 2021, μια άλλη ομάδα ερευνητών υποστήριξε ότι οι πυρήνες των αστέρων νετρονίων, εξαιρετικά πυκνά τελικά στάδια της αστρικής ζωής, θα μπορούσαν να αποτελέσουν τόπους διεξαγωγής μιας παρόμοιας δραστηριότητας, μέσω της οποίας τα σωματίδια σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν να μετατραπούν σε φωτόνια.

Οι περιστρεφόμενοι αστέρες νετρονίων που ονομάζονται pulsars (πάλσαρ), είναι το περιβάλλον υψηλής ενέργειας όπου μπορεί να δημιουργηθεί ύλη από το φως. Τα πάλσαρ μπορούν να περιστρέφονται χιλιάδες φορές το δευτερόλεπτο, εκπέμπουν ακτίνες γάμμα και έχουν μερικά από τα ισχυρότερα γνωστά μαγνητικά πεδία, σύμφωνα με τη NASA.

Τα πάλσαρ είναι επίσης χρήσιμα εργαλεία για τη μέτρηση βαρυτικών κυμάτων στο διάστημα. Νωρίτερα φέτος, πέντε διαφορετικές συνεργασίες με συστοιχίες χρονομέτρησης πάλσαρ ανίχνευσαν αυτό που υποπτεύονται πως είναι η πρώτη ματιά στο υπόβαθρο των βαρυτικών κυμάτων – ουσιαστικά, τα συνεχή βουητά των βαρυτικών κυμάτων που ταλαντεύουν τον χωροχρόνο σε ένα σχεδόν ανεπαίσθητο επίπεδο. Αν και είναι δύσκολο να παρατηρήσουν τα μέσα και τα έξω των πάλσαρ από απόσταση, οι Φυσικοί θα προσπαθήσουν να τα προσομοιώσουν.

Όπως δήλωσε ο Vyacheslav Lukin, διευθυντής στο National Science Foundation, το οποίο υποστήριξε την πρόσφατη έρευνα,

Αυτή η έρευνα δείχνει έναν πιθανό τρόπο να εξερευνήσουμε τα μυστήρια του Σύμπαντος σε εργαστηριακό περιβάλλον. Οι μελλοντικές προοπτικές στις σημερινές και αυριανές εγκαταστάσεις λέιζερ υψηλής ισχύος μόλις έγιναν ακόμη πιο συναρπαστικές.

Αν τα καταφέρουν θα είναι ακόμα μία πειραματική επιβεβαίωση θεωρίας του Einstein μετά από αυτήν για τη συμπεριφορά της αντϊύλης.

[via]