„Imposibilul” devine posibil? Fizicienii se pregătesc să demonstreze cum se poate transforma lumina în materie

Deşi acest proces a fost studiat teoretic încă de acum 80 de ani, transformarea luminii în materie a fost multă vreme considerată imposibilă în laborator. Însă un grup de fizicieni de la Imperial College London susţine acum că problema poate fi rezolvată folosind lasere de mare putere şi alte instrumente pe care oamenii de ştiinţă le au acum la dispoziţie.

Cercetătorii nu sunt, deocamdată, gata să fabrice o maşină care să poată crea obiecte obişnuite dintr-un fascicul laser. Materia pe care urmăresc ei să o creeze se prezintă sub forma unor particule subatomice.

Ideea a fost enunţată iniţial de doi fizicieni americani, Gregory Breit şi John Wheeler, în 1934.

Ei au afirmat că, în cazuri foarte rare, două particule luminoase – fotoni – pot da naltere, prin coliziune, unui electron şi „anti-particulei” sale – un pozitron. Dar cei doi nu se aşteptau ca teoria lor să poată fi demonstrată prea curând; în studiul lor, susţineau că procesul era atât de rar observat şi atât de dificil de obţinut, încât era cu neputinţă de observat în experimente de laborator.

Oliver Pike, autorul principal al studiului realizat la Imperial College London, spune că procesul descris de ei este una dintre cele mai elegante demonstraţii ale celebrei ecuaţii matematice a lui Einstein, E=mc2,  care arată că materia şi energia se pot transforma una în celalaltă.

În jurnalul Nature Photonics, cercetătorii de la Imperial College London au descris modul în care lumina poate fi transformată în materie printr-un proces în mai multe etape.

În prima etapă, o placă de aur este bombardată cu electroni, producând un fascicul de fotoni cu energie înaltă.

Apoi, un fascicul laser cu energie înaltă este îndreptat asupra unei mici capsule din aur, cu un design special, numită hohlraum, iar aceasta va emite la rîndul ei fotoni, producând o lumină la fel de strălucitoare ca şi cea emisă de stele.

În ultima etapă, oamenii de ştiinţă vor îndrepta fasciculul de fotoni produs în prima etapă asupra hohlraum-ului, unde cele două fascicule de fotoni se vor ciocni.

Calculele arată că această întâlnire dintre două fascicule de fotoni cu energie înaltă, într-un volum mic, poate crea aproximativ 100.000 de perechi electron-pozitron. Procesul ilustrează în mod spectaculos o teorie numită electrodinamica cuantică (QED), dezvoltată în anii premergători celui de-al Doilea Război Mondial.

Cercetătorii speră să demonstreze procesul în următoarele 12 luni, la unul dintre cele câteva laboratoare din lume care posedă aparatura necesară.