物理学家发现如何变为光线

时间：2021-06-04 16:52:14 来源：

来自伦敦帝国学院的科学家们发现了如何使用我们今天的技术直接从光线创造物质。

帝国物理学家发现了如何从轻微的方式创造物质 - 当80年前的想法是第一次理解时，这是一个不可能的事情。

在帝国Blackett物理实验室的小型办公室的几杯咖啡中，三位物理学家在1934年在1934年在科学家Break和Wheeler首先设计的理论中的一个相对简单的方法。

Breit和Wheeler建议通过仅粉碎两个光（光子）颗粒，以产生电子和正电子方式来使光变为光线 - 以曾经预测的最简单的方式转向光线。发现计算是理论上的声音，但Breit和Wheeler表示，他们从未预期任何人身体展示他们的预测。它在实验室和过去的实验中从未观察过，测试它需要添加大量高能量颗粒。

新的研究，在自然光子学中发表，首次表现出Breit和Wheeler的理论在实践中可以获得。这种“光子 - 光子撞机”，它将使用已经可用的技术直接转换为物质，这将是一种新型的高能物理实验。该实验将重新创建一个重要的过程，这在宇宙的前100秒内很重要，而且在伽玛射线爆发中也是看来，这是宇宙中最大的爆炸和物理学最大的未解决的谜团。

当科学家们在实现他们正在努力的情况下，科学家们一直在融合能源中的无关问题。与来自马克斯普斯核物理研究所的理论物理学家合作实现的突破，他们碰巧是访问帝国的。

展示Breit-Wheeler理论将提供最终拼图的物理拼图，该物理拼图描述了光和物质相互作用的最简单方式（见图）。在那个拼图中的六个其他作品，包括Dirac 1930关于湮灭电子和积分和爱因斯坦的1905年的光电效应理论，都与诺贝尔获奖的研究有关。

描述光和物质相互作用的理论。

史蒂夫教授从伦敦帝国学院的物理系上升说：“尽管所有物理学家都接受了理论是真的，但是当布雷和惠勒首次提出这个理论时，他们表示他们从未预料到实验室。今天，近80年后，我们证明他们错了。对我们来说太令人惊讶的是发现我们如何使用我们今天在英国的技术直接从光线创造物质。正如我们是理论家，我们现在正在与其他可以利用我们想法承接这一地标实验的人交谈。“

碰撞者实验，即科学家提出了两个关键步骤。首先，科学家们将使用极其强大的高强度激光来加速电子以低于光速。然后，它们会将这些电子射成一片金，以产生比可见光更精力的光彩光束。

实验的下一阶段涉及一个小金币可以称为Hohlraum（德语为“空房间”）。科学家们将在该金的内表面发射高能激光器，以产生热辐射场，产生与恒星发出的光类似的光。

然后，它们将通过罐的中心从实验的第一阶段引导光子束，从而使来自两个源的光子碰撞和形成电子和正的电子。然后，当它们离开罐时，可以检测电子和正的形态。

目前在等离子物理学中完成他博士学位的主要研究员奥利弗派克说：“虽然理论在概念上很简单，但这一直很难通过实验验证。我们能够非常快速地开发撞机的想法，但我们提出的实验设计可以相对缓解和现有技术进行。在寻找Hohlraums以外的融合能源研究中的传统作用之外的几个小时内，我们惊讶地发现他们为创建光子撞机提供了完美的条件。开展和完成实验的比赛正在上！“

该研究由工程和物理科学研究委员会（EPSRC）资助，John Adams加速度科学研究所和原子武器成立（AWE），并与Max-Planck-Institutfürkernphysik合作进行。

出版物：O. J. Pike等，“一位Photon-Photon撞机，在真空Hohlraum，”自然光子，2014年; DOI：10.1038 / nphoton.2014.95

图片：奥利弗派克，伦敦帝国学院

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