Először hoztak létre fényből anyagot Einstein híres egyenlete alapján
Albert Einsteinről valószínűleg a tudományok iránt kevésbé érdeklődők is el tudnak mondani ezt-azt, a frizurától a nyelvnyújtogatásig, de ha a munkásságáról van szó, akkor jó eséllyel legfeljebb egy egyenlet juthat eszükbe, miszerint E = mc2. Hogy ez mit jelent, az más kérdés, mindenesetre amerikai kutatók most épp a híres egyenlet alapján értek el áttörést a részecskefizikában: elsőként sikerült anyagot létrehozni fényből.
Az E = mc2 képlet, vagyis a tömeg-energia ekvivalencia szerint két elegendő energiájú foton (vagyis fényrészecske) egymásnak eresztésével anyag és antianyag hozható létre, elektron és pozitron formájában. A folyamatot elsőként 1934-ben írta le két amerikai fizikus, Gregory Breit és John Wheeler, de megfigyelni egészen idáig nem sikerült, mivel ehhez a szóban forgó fotonoknak nagy energiájú gamma-sugaraknak kellene lenniük, amit a kutatók még nem tudtak előállítani.
A New York-i Brookhaven Nemzeti Kutatóközpont kutatói azonban most azt jelentették, hogy más úton, de sikerült bizonyítani a jelenséget: a központban található relativisztikus nehézion-ütköztető (RHIC) segítségével olyan méréseket hajtottak végre, amelyek túlnyomórészt megegyeztek az előzetes számításokkal. „Breit és Wheeler még arról írtak, hogy ez szinte lehetetlen. De akkor még nem is léteztek lézerek! Breit és Wheeler ezért egy alternatívát javasolt: nehéz ionok gyorsítását. Épp ezt tesszük az RHIC-ben” – mondta Zhangbu Xu, a Brookhaven fizikusa.
A fotonok közvetlen ütköztetése helyett a kutatók két iont gyorsítottak fel egy gyűrűben, majd elküldték őket egymás mellett, úgy, hogy majdnem összeütközzenek. Mivel az ionok olyan részecskék, amelyek elektromos töltéssel rendelkeznek, és a fénysebességet közelítik, elektromágneses mezőt is hordoznak, amelyen belül számtalan virtuális foton található. Amikor az ionok elszáguldottak egymás mellett, a virtuális fotonokat tartalmazó „felhőik” olyan gyorsan mozogtak, hogy valódi részecskékként viselkedtek – amikor pedig összeütköztek, teljesen valódi elektron-pozitron párokat hoztak létre.
A kutatók utólag megállapították, hogy a virtuális fotonok valódiként viselkedtek, mivel a több mint 6000 létrehozott elektron-pozitron pár ugyanolyan szögben vált le a részecskékről, mint ha valódi fotonok ütköztek volna – ezzel sikeresen demonstrálták a Breit-Wheeler–folyamatot. Azoknak, akik ennek ellenére sem fogadják el a virtuális részecskékkel folytatott kísérletet, meg kell várniuk, amíg a fizikusok képesek lesznek olyan erős lézereket előállítani, amelyekkel valódi fotonok ütközése is lehetővé válik.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: