A tudósok fényből hoztak létre anyagot, sőt még valami mást is
2021 / 08 / 22 / Justin Viktor
A tudósok fényből hoztak létre anyagot, sőt még valami mást is
Az anyagot  viszonylag egyszerű fénnyé alakítani, gondoljunk csak egy gyufára, vagy ha már itt tartunk, bármilyen tűzre, vagy robbanásra. Visszafelé azonban már egészen más történetről beszélhetünk, nem is csoda, ha világszerte szalagcímeket hozott a sikeres megvalósítás. Nyilván az sem volt mellékes, hogy a fényből az anyag mellett valami más is keletkezett.

Ritka reakció

A fényből keletkező anyag annyira ritka, hogy gyakorlatilag most először sikerült detektálni a Brookhaven Nemzeti Laboratórium STAR-detektorával, noha Einstein híres E=mc² egyenletéből egyenesen következik a lehetőség. 

Einstein tömeg-energia ekvivalenciája a speciális relativitáselmélet egyik következménye, ami kimondja, hogy a test "E" nyugalmi energiája megegyezik az "m" (nyugalmi) tömegének és "c" a fény sebessége négyzetének szorzatával. Az is következik az egyenletből, hogy amennyiben két kellően nagy energiájú foton egymásnak ütközik akkor anyag jön létre elektron és annak antianyag-párja a pozitron formájában. Magát a folyamatot Gregory Breit és John Wheeler amerikai fizikusok írtak le először 1934 -ben.

A dolog azért nehezen észlelhető, mert a szükséges energiaszint megkívánja hogy a reakcióban részt vevő fotonok minimum nagy energiájú gamma-sugarak formájában ütközzenek egymásnak, és az emberiség ezidáig még nem volt képes a gamma-lézerek megalkotására.


A Brookhaven Nemzeti Laboratórium STAR-detektora, ami az ütköző fény által létrehozott anyag-antianyag párokat észlelte. (Kép: Brookhaven National Laboratory)

RHIC

A New York-ban található Brookhaven Nemzeti Laboratórium kutatóinak Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) berendezésével végzett mérések során talán végre sikerült észlelni ezt a végletekig egzotikus és ritka reakciót.

„Tanulmányukban már Breit és Wheeler is rájöttek, hogy ez szinte lehetetlen. Akkoriban nem is léteztek még a lézerek. De javasoltak egy alternatívát, a nehéz ionok gyorsításának formájában. És mi a Brookhaven Nemzeti Laboratóriumban éppen ezt tesszük az RHIC-el" - nyilatkozta Zhangbu Xu fizikus. 

A kutatók két iont - elektronjaiktól megfosztott, pozitív töltésű atomokat - gyorsítottak fel egy nagy méretű hurokban, mielőtt azok majdnem ütközőpályán elhaladtak egymás mellett. Mivel az ionok a fénysebességhez igen közeli sebességen mozogó töltött részecskék voltak, elektromágneses mezőt vittek magukkal, melynek belsejében számos nem teljesen valóságos, úgynevezett „virtuális foton volt megtalálható, amelyek az ionok körüli felhőként utaztak" - magyarázta el Xu.

A virtuális részecskéknek azokat a részecskéket nevezzük, melyek a valódi részecskék közötti mezőkben ugrálnak "ki-be" a létezésbe, igen rövid időtartamokra. Xu és tudóstársai kísérletében, amikor az ionok elhaladtak egymás mellett, a két virtuális fotonfelhőjük olyan gyorsan haladt, hogy a viselkedésük megegyezett a valódi fotonokéval.

A mágneses terekben található valódi hatást kiváltó virtuális részecskék összeütköztek, és valóságos elektron-pozitron párt hoztak létre, amelyet a tudósok észleltek is.

A kísérlet validálásához és a Breit-Wheeler folyamat megfigyeléséhez nagy számú észlelésre volt szükség, és a fizikusok több mint 6000 elektron-pozitron párost detektáltak. A kísérletben szereplő virtuális részecskék miatt azonban - bár azok valódi részecskékként viselkedtek - kérdéses, hogy a kísérlet valóban a Breit-Wheeler folyamat demonstrációja volt-e. A gamma-lézerek létrehozásáig erre a válaszra még úgy tűnik várnunk kell. A kutatás eredményei a Journal of Physical Review Letters folyóiratban jelentek meg.

(Forrás: Space, Wikipédia Kép: Unsaplsh)

Ez is érdekelhet:

Fény derülhetett a Nap sötét titkára, végig itt volt az orrunk előtt Általában kétdimenziósként gondolkodunk az anyagok felületéről, de kétdimenziós felületek gyakorlatilag nem léteznek a természetben, és ha ekkora tévedésre építjük a fizikai vagy matematikai modelljeinket, a hibás alapvetés eszkalálódhat, és ez még komolyabb tévedésekhez vezethet.

Tudósok tárgyakat lebegtettek, pusztán a fény segítségével A tudósoknak sikerült egyedül a fény energiáját felhasználva, két apró tárgyat is a levegőbe emelni, és huzamosabb ideig lebegtetni őket, ami egyértelmű áttörést jelent a fizikában, és ma még beláthatatlan távlatokkal kecsegtet.

Fény derülhet a sötét anyag rejtélyére, megtalálhatták ugyanis az axiont Asztrofizikusok olyan intenzív röntgensugárzást detektáltak a Magnificient Sevennek keresztelt neutroncsillag-csoportból, hogy ez talán fényt deríthet Univerzumunk legsötétebb rejtélyére. Amennyiben a sugárzás forrásai az axionok, akkor meglehet a sötét anyag is.


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Kövesd a Rakétát a Facebookon is!
Kövess, üzenj, kommentelj a Rakéta Facebook oldalán!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.