Επιστήμονες του Imperial College London πραγματοποιούν πειράματα σε εγκαταστάσεις με λέιζερ με σκοπό την επαλήθευση μιας θεωρίας 84 ετών η οποία φέρνει κατά νου αλχημιστές ή όνειρα της επιστημονικής φαντασίας: Τη μετατροπή φωτός σε ύλη. Ή από την εξίσωση E=mc2 να πάρουμε m=E/c2. Η διαδικασία περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1934 από ένα ζεύγος φυσικών, τον Gregory Breit και John Wheeler, στο περιοδικό Physical Review.
Ο Θάλαμος του λέιζερ
Η διαδικασία Breit-Wheeler είναι η δημιουργία ενός ζεύγους ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου μετά τη σύγκρουση δύο φωτονίων υψηλής ενέργειας (φωτόνια γάμμα).
Η θεωρία της διαδικασίας Breit- Wheel λέει πως θα έπρεπε να είναι δυνατή η μετατροπή φωτός σε ύλη μέσω της σύγκρουσης δύο σωματιδίων φωτός (φωτονίων), ώστε να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο. Ωστόσο, παλαιότερες προσπάθειες πάνω σε αυτό απαιτούσαν τη χρήση και άλλων σωματιδίων υψηλής ενέργειας.
Φυσικοί του Imperial College London, με επικεφαλής τον καθηγητή Steven Rose,, βρήκαν έναν τρόπο να δοκιμάσουν τη θεωρία ο οποίος δεν βασίζεται σε επιπρόσθετα σωματίδια το 2014, και πλέον είναι σε εξέλιξη ένα πείραμα, σκοπός του οποίου είναι η απευθείας μετατροπή φωτός σε ύλη, για πρώτη φορά.
Η μη γραμμική διαδικασία Breit-Wheeler ή πολυ-φωτονική διαδικασία Breit-Wheeler είναι η δημιουργία ενός ζεύγους ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων από τη διάσπαση ενός φωτονίου υψηλής ενέργειας (γάμμα) που αλληλεπιδρά με ένα ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο όπως ένα λέιζερ.
Όπως είπε ο καθηγητής Steven Rose,, «θα ήταν μια καθαρή επίδειξη της διάσημης εξίσωσης του Αϊνστάιν, που σχετίζει την ενέργεια με τη μάζα: Ε=mc2, που μας λέει πόση ενέργεια παράγεται όταν η ύλη μετατρέπεται σε ενέργεια. Αυτό που κάνουμε είναι το ίδιο, αλλά αντίστροφα: Μετατρέπουμε την ενέργεια των φωτονίων σε μάζα, δηλαδή m=E/c2».
Το εν λόγω σύστημα περιλαμβάνει δύο ακτίνες λέιζερ υψηλής ισχύος, που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία των φωτονίων προς σύγκρουση. Ένα από τα φωτόνια έχει περίπου 1.000 φορές την ενέργεια των φωτονίων που παράγουν ορατό φως, και το άλλο έχει 1.000.000.000 φορές αυτή την ενέργεια.
Οι ακτίνες λέιζερ επικεντρώνονται σε δύο ξεχωριστούς μικροσκοπικούς στόχους εντός ειδικού θαλάμου, που περιέχει πολύπλοκα οπτικά που χρησιμοποιούνται για να εστιάζουν οι ακτίνες και μαγνήτες που χρησιμοποιούνται για την εκτροπή των φορτισμένων σωματιδίων. Είναι τα φορτισμένα ποζιτρόνια που προκύπτουν από τη σύγκρουση τα οποία οι ερευνητές θα αναζητήσουν, προκειμένου να επιβεβαιώσουν εάν η διαδικασία ήταν επιτυχής.
Η ομάδα, της οποίας ηγούνται ο Steven Rose, και ο Stuart Mangles., αναζήτησε ένα κατάλληλο σύστημα λέιζερ για αυτό το πείραμα και κατέληξε στο λέιζερ Gemini στο STFC Rutherford Appleton Laboratory.
Εάν οι ερευνητές επιτύχουν, θα εντοπίσουν ποζιτρόνια, αλλά θα πρέπει να πραγματοποιήσουν προσεκτική ανάλυση των δεδομένων πριν επιβεβαιωθεί πως αυτά τα ποζιτρόνια προήλθαν από τη διαδικασία Breit-Wheeiler και όχι από άλλες διαδικασίες, αποδεικνύοντας την επιτυχία της μετατροπής φωτός σε ύλη.
«Αν μπορέσουμε να το επιδείξουμε τώρα, θα αναδημιουργούσαμε μια διαδικασία που ήταν σημαντική τα πρώτα 100 δευτερόλεπτα του σύμπαντος, και που επίσης παρατηρείται στις εκλύσεις ακτίνων γάμμα, που είναι οι μεγαλύτερες εκρήξεις στο σύμπαν και ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα μυστήρια της Φυσικής» λέει σχετικά ο Stuart Mangles..
