Los físicos han descubierto cómo crear la materia de la luz – una hazaña que parecía imposible cuando la idea fue teorizado por primera vez hace 80 años. En un solo día durante varios tazas de café en una pequeña oficina, tres físicos elaboraron una forma relativamente sencilla de probar físicamente una teoría primero ideado por científicos Breit y Wheeler en 1934. Breit y Wheeler sugirió que debería ser posible para convertir la luz en cuestión por la rotura juntos sólo dos partículas de luz (fotones), para crear un electrón y un positrón – el método más simple de convertir la luz en materia jamás predicho. El cálculo se encontró que era teóricamente sólido, pero Breit y Wheeler dijo que ellos nunca esperaron a nadie para demostrar físicamente su predicción.
Los físicos del Imperial College de Londres han descubierto la forma de crear la materia de la luz – una hazaña que parecía imposible cuando la idea fue teorizado por primera vez hace 80 años.
En un solo día durante varios tazas de café en una pequeña oficina en el Laboratorio de Física Blackett Imperial, tres físicos elaboraron una forma relativamente sencilla de probar físicamente una teoría primero ideado por científicos Breit y Wheeler en 1934.
Breit y Wheeler sugirió que debería ser posible para convertir la luz en materia rompiendo juntos sólo dos partículas de luz (fotones), para crear un electrón y un positrón – el método más simple de convertir la luz en materia jamás predicho. El cálculo se encontró que era teóricamente sólido pero Breit y Wheeler dijo que ellos nunca esperaron a nadie para demostrar físicamente su predicción. Nunca se ha observado en el laboratorio y los experimentos anteriores para probar que han requerido la adición de partículas de alta energía masivas.
La nueva investigación, publicada en Nature Photonics, muestra por primera vez cómo la teoría Breit y Wheeler se podía probar en la práctica. Esta «colisionador fotón fotones ‘, que convertiría la luz directamente en la materia mediante una tecnología que ya está disponible, sería un nuevo tipo de alta energía experimento de física. Este experimento podría crear un proceso que fue muy importante en los primeros 100 segundos del universo y que también se ve en los estallidos de rayos gamma, que son las mayores explosiones del universo y uno de la física ‘misterios sin resolver más grande.
Los científicos habían estado investigando los problemas vinculados de la energía de fusión, cuando se dieron cuenta de lo que estaban trabajando en podría aplicarse a la teoría Breit-Wheeler. El avance se logró en colaboración con un físico teórico compañero del Instituto Max Planck de Física Nuclear, quien estaba de visita Imperial.
Demostrando la teoría Breit-Wheeler proporcionaría la pieza de puzzle definitivo de un rompecabezas de la física que describe las maneras más simples en los que la luz y la materia interactúan (véase la imagen en las notas a los editores). Las otras seis piezas de este rompecabezas, incluyendo 1930 la teoría de Dirac en la aniquilación de electrones y positrones y 1905 la teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico, están asociados con la investigación ganador del Premio Nobel (ver imagen).
El profesor Steve Rose, del Departamento de Física del Imperial College de Londres, dijo:. «A pesar de todos los físicos que aceptan la teoría de que es verdad, cuando Breit y Wheeler propuso por primera vez la teoría, me dijeron que no esperaban que se muestra en el laboratorio de la actualidad, casi 80 años más tarde, demostramos que estaban equivocados. ¿Qué fue tan sorprendente para nosotros fue el descubrimiento de cómo podemos crear materia directamente de la luz utilizando la tecnología que tenemos hoy en día en el Reino Unido. Como somos teóricos que ahora estamos hablando con otras personas que pueden utilizar nuestras ideas para llevar a cabo este experimento histórico «.
El experimento colisionador que han propuesto los científicos implica dos pasos principales. En primer lugar, los científicos usarían un láser de alta intensidad extremadamente potente para acelerar los electrones hasta justo debajo de la velocidad de la luz. Ellos entonces disparar estos electrones en una losa de oro para crear un haz de fotones un billón de veces más energéticos que la luz visible.
La siguiente etapa del experimento implica una monedita de oro se llama un hohlraum (alemán para el «cuarto vacío ‘). Los científicos podrían disparar un láser de alta energía en la superficie interna de este oro puede, para crear un campo de radiación térmica, lo que genera una luz similar a la luz emitida por las estrellas.
Ellos entonces dirigir el haz de fotones de la primera etapa del experimento a través del centro de la lata, haciendo que los fotones de las dos fuentes de chocar y formar electrones y positrones. Entonces sería posible detectar la formación de los electrones y positrones Cuando salieron la lata.
El investigador principal, Oliver Pike quien actualmente está completando su doctorado en física de plasma, dijo: «A pesar de que la teoría es conceptualmente simple, ha sido muy difícil de verificar experimentalmente Pudimos desarrollar la idea para el colisionador muy rápidamente, pero el diseño experimental. proponemos puede llevarse a cabo con relativa facilidad y con la tecnología existente. Dentro de unas horas de mirar para aplicaciones de hohlraums fuera de su papel tradicional en la investigación de la energía de fusión, nos quedamos asombrados al descubrir que proporcionaron las condiciones perfectas para la creación de un colisionador de fotones. La carrera para llevar a cabo y completar el experimento está en marcha! »
La investigación fue financiada por el Consejo de Ingeniería y Ciencias Físicas de Investigación (EPSRC), el Instituto John Adams para el acelerador de la Ciencia y el Atomic Weapons Establishment (AWE), y se llevó a cabo en colaboración con el Max-Planck-Institut für Kernphysik.
Historia de Fuente:
La historia anterior se basa en los materiales proporcionados por el Imperial College de Londres . Nota: Los materiales pueden ser editados por el contenido y duración.
Diario de Referencia :
- DO Pike, F. Mackenroth, EG Hill, Rose SJ. Un colisionador fotón-fotón en un hohlraum vacío . Nature Photonics , 2014; DOI: 10.1038/nphoton.2014.95
ndres. «Los científicos descubren cómo convertir la luz en materia después de 80 años de misiones.» ScienceDaily. ScienceDaily, 18 de mayo de 2014. <www.sciencedaily.com/releases/2014/05/140518164244.htm>.