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.

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.