Fysikere har fundet ud af, hvordan vi kunne lave antistof ud af lys

Billede, der viser mod-udbredende højintensive lasere, der producerer gammastråling. (Tontian tager)

En ny undersøgelse foretaget af forskere har vist, hvordan forskere kan være i stand til at skabe en accelererende jet af antistof fra lys.

Et hold fysikere har vist, at lasere med høj intensitet kan bruges til at generere kolliderende gammafotoner - de mest energiske bølgelængder af lys - til at producere elektron-positron-par. Dette, siger de, kunne hjælpe os med at forstå miljøerne omkring nogle af universets mest ekstreme objekter: neutronstjerner.

Processen med at skabe et stof-antistof-par af partikler – en elektron og en positron – ud fra fotoner kaldes Breit-Wheeler proces , og det er ekstremt svært at opnå eksperimentelt.



Sandsynligheden for, at det finder sted, når to fotoner støder sammen, er meget lille. Du har brug for meget højenergifotoner, eller gammastråler, og mange af dem, for at maksimere chancerne for observation.

Vi har endnu ikke evnen til at bygge en gammastrålelaser , så foton-foton Breit-Wheeler-processen forbliver i øjeblikket eksperimentelt uopnået. Men et hold fysikere ledet af Yutong He fra University of California, San Diego (UC San Diego) har foreslået en ny løsning, som ifølge deres simuleringer faktisk kunne fungere.

Den består af en plastikblok, udskåret med et mønster af krydsende kanaler på mikrometerskalaen. To kraftige lasere, en på hver side af blokken, affyrer stærke impulser mod dette mål.

'Når laserimpulserne trænger ind i prøven, accelererer hver af dem en sky af ekstremt hurtige elektroner,' sagde fysiker Toma Toncian af Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf forskningslaboratoriet i Tyskland.

'Disse to elektronskyer racer derefter mod hinanden med fuld kraft og interagerer med laseren, der udbreder sig i den modsatte retning.'

Den resulterende kollision er så energisk, at den producerer en sky af gammafotoner. Disse gammafotoner burde kollidere med hinanden for at producere elektron-positron-par, sagde forskerne i overensstemmelse med Einsteins teori om generel relativitetsteori .

Endnu mere spændende bør denne proces generere kraftige magnetiske felter kollimere positronerne (i stedet for elektronerne) til stærkt accelererede, jetformede stråler. I en afstand på kun 50 mikrometer, fandt forskerne, skulle accelerationen øge partiklernes energi til én gigaelektronvolt.

Ved hjælp af en kompleks computersimulering testede forskerne deres model og fandt ud af, at den burde virke, selv når der blev brugt mindre kraftfulde lasere end tidligere forslag.

Ikke alene ville kollimeringen og accelerationen af ​​positronstrålen forbedre partiklernes detektionshastighed, men den har en stærk lighed med de kraftige kollimerede partikelstråler, der udstråles af stærkt magnetiske, hurtigt roterende neutronstjerner kendt som pulsarer .

Forskere mener, at processer, der finder sted tæt på disse stjerner, kan resultere i skyer af gammastråling, svarende til deres foreslåede eksperiment.

'Sådanne processer vil sandsynligvis finde sted, blandt andet i magnetosfæren af ​​pulsarer,' sagde fysiker Alexey Arefiev fra UC San Diego.

'Med vores nye koncept kunne sådanne fænomener simuleres i laboratoriet, i det mindste til en vis grad, hvilket så ville give os mulighed for at forstå dem bedre.'

Indledende test ved Europæisk XFEL Røntgenlaseranlæg bør afsløre, om der genereres et magnetfelt eller ej, som forudsagt af simuleringerne.

I sidste ende håber holdet, at deres eksperiment kan blive udført på det nyligt åbnede og meget avancerede Ekstrem lys infrastruktur kernefysik anlæg i Rumænien, som har to kraftige kortpulslasere og gammastråler .

Bladet er udgivet i Kommunikationsfysik .

Populære Kategorier: Sundhed , Mennesker , Plads , Fysik , Mening , Forklarer , Ukategoriseret , Tech , Samfund , Natur ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.