Закрыть ☒

Китайские и британские лаборатории находятся на грани прорыва в лазерной материи

Достижения китайских и английских ученых докажут, что материя и энергия взаимозаменяемы в любом направлении, как утверждал Эйнштейн. Китайские ученые из The Extreme Light Station утверждают, что их лазер будет достаточно мощным, чтобы производить материю и антивещество непосредственно из космического вакуума, что позволит наблюдать в лаборатории тот же процесс, который якобы породил Вселенную.

Ядерное оружие уже показало, что можно преобразовать материю в большое количество тепла и света, но сделать это наоборот, преобразовать тепло и свет в материю, намного сложнее – но это именно то, что лаборатории в Китае надеются добиться. Если намеченная цель будет достигнута, это может открыть целую новую отрасль физики, называемую ядерной фотоникой, полную технологических возможностей, которые все еще невообразимы.

Согласно отчету Explica.co, The Station of Extreme Light, которую Китай разрабатывает в Шанхае с 2018-го года, добилась значительного прогресса в достижении своей цели – к 2023-му году производить лазеры настолько мощные, что они могут пробивать пустое пространство и создавать материю. Extreme Light Station (SEL) – это лазерная установка, предназначенная для производства лазера максимальной мощностью 100 петаватт (ПВт) (один петаватт равен одной тысяче триллионов ватт). Ожидается, что эта цель будет достигнута в течение двух лет.

После завершения работ лазер станет самым мощным на Земле, с мощностью в 10 000 раз больше, чем у всех электрических сетей в мире вместе взятых, и с интенсивностью в 10 триллионов раз большей, чем у солнечного света, говорится в отчете. Лазер будет достаточно мощным, чтобы производить материю и антивещество непосредственно из космического вакуума, что позволит нам наблюдать в земной лаборатории тот же процесс, который предположительно породил Вселенную.

Эта технология основана на том факте, что вакуум никогда не бывает пустым: он похож на пруд, заполненный парами электронов и позитронов (частицами материи и антивещества), которые время от времени выходят на поверхность, хотя они аннигилируют друг с другом как как только они преобразуются в плотную материю.

В отчете говорится, что лазер может вмешаться в этот процесс и разделить частицы вещества и антивещества до того, как они столкнутся. Затем можно заставить их обоих испускать гамма-лучи и генерировать больше электронов и позитронов. Этот поток новых частиц и излучения можно будет обнаружить, когда он приобретет достаточную плотность.

Могут ли ученые создавать материю из лазерного света? Такое достижение подтвердило бы известное уравнение Эйнштейна. Таким образом, лазер преуспел бы в создании частиц и античастиц, как если бы они возникли из ниоткуда: он продемонстрировал бы, что свет может вытягивать частицы материи и антивещества из пустого пространства, явление, известное как «разрушение вакуума».

Согласно The Guardian, первоначальная идея была высказана двумя американскими физиками, Грегори Брейтом и Джоном Уилером, в 1934-м году. Они выяснили, что очень редко две частицы света или фотоны могут объединиться, чтобы произвести электрон и его эквивалент из антивещества, позитрон. Электроны – это частицы материи, которые образуют внешние оболочки атомов в повседневных объектах вокруг нас.

Обратите внимание: Ученые хотят выращивать компьютеры в лаборатории.

Но Брейт и Уиллер не ожидали, что их теория будет доказана в наше время. В своем исследовании физики отметили, что этот процесс был настолько редким и трудным для реализации, что было бы «безнадежно пытаться наблюдать образование пар в лабораторных экспериментах».

Если операция будет успешной, она непосредственно создаст и измерит квантовые свойства вакуума здесь, на Земле. Это также покажет, что материя и энергия взаимозаменяемы в любом направлении, как сформулировал Эйнштейн в своем знаменитом уравнении. Физики Имперского колледжа Лондона также утверждают, что решили эту проблему с помощью мощных лазеров и другого оборудования, доступного теперь ученым. «Мы показали в принципе, как можно сделать материю из света», – сказал Стивен Роуз из Imperial, – «Если вы проведете этот эксперимент, вы возьмете свет и превратите его в материю». В статье в журнале Nature Photonics британские ученые описывают, как они могли превратить свет в материю с помощью ряда отдельных шагов.

ЭКСТРЕМАЛЬНАЯ СВЕТОВАЯ СТАНЦИЯ. Первый шаг запускает электроны в пластину золота, чтобы произвести пучок фотонов высокой энергии. Затем они запускают высокоэнергетический лазер в крошечную золотую капсулу, называемую «хольраум», что в переводе с немецкого означает «пустая комната».Это дает свет такой же яркий, как свет, исходящий от звезд. На заключительном этапе они направляют первый пучок фотонов в хольраум, где сталкиваются два потока фотонов.

Расчеты ученых показывают, что установка сжимает достаточно частиц света с достаточно высокими энергиями в достаточно малый объем, чтобы создать около 100 000 электронно-позитронных пар. Этот процесс является одним из самых впечатляющих предсказаний теории под названием квантовая электродинамика (КЭД), которая была разработана в преддверии Второй мировой войны. «Вы можете назвать это самым драматическим последствием КЭД, и оно ясно показывает, что свет и материя взаимозаменяемы», – сказала Роуз в интервью Guardian. Британские ученые надеются продемонстрировать процесс в ближайшие 12 месяцев.

В любом случае, и британские, и китайские научные группы не находятся на грани создания машины, которая может создавать предметы повседневного обихода с помощью внезапного выброса лазерной энергии – пока такая реальность существует только в научной фантастике. Скорее, материя, которую они хотят создать, имеет форму субатомных частиц, невидимых невооруженным глазом. Андрей Серый, директор Института Джона Адамса в Оксфордском университете, сказал: – «Захватывает дух думать, что вещи, которые, как мы думали, не связаны между собой, на самом деле могут быть преобразованы друг в друга: материя и энергия, частицы и свет. Сможем ли мы в будущем преобразовывать энергию во время и наоборот?»

DAVE MAKICHUK

Источники: Explica.co, The Guardian, Nature Photonics

Еще по теме здесь: Новости науки и техники.

Источник: Китайские и британские лаборатории находятся на грани прорыва в лазерной материи.