Tartalomjegyzékhez < Világképem
Idestova 80 éve két elméleti fizikus, Gregory Breit és John A. Wheeler vetette fel azt az elképzelést, hogy pusztán két fényrészecske (foton) egymásnak ütköztetésével anyagi részecskék — legegyszerűbb esetben elektron-pozitron párok — állíthatók elő. Számításaik szerint azonban ennek megvalósítása csak olyan extrém feltételek mellett lehetséges, hogy a folyamat megfigyelésének, vagy laboratóriumi megvalósításának valószínűsége elenyészően csekély. Az azóta eltelt 80 év sikertelen próbálkozásai ezt vissza is igazolták. Elméletileg ugyan felvetődött, hogy a folyamat végbemehetett a Világegyetem Nagy Bummot követő első 100 másodpercében, illetve egyes modellek szerint a szupernóvarobbanások egy rendkívül ritka, szuperfényes változatában, ám a laboratóriumi reprodukáláshoz ez sem vitt közelebb.
Most egy a Nature Photonics-ban megjelent tanulmány felvázolja annak lehetőségét, hogyan lehetne ezt a jelenséget laboratóriumi kísérletekben mégis kimutatni, a már ma is elérhető technológiákkal.
A kísérlet elvi vázlata: a nagy energiájú elektronok az arany céltárgynak ütközve
nagy energiájú gamma-foton nyalábot keltenek, amelyet a hohlraumban
lézerimpulzussal létrehozott hőmérsékleti sugárzás nagyenergiájú
fotonjaival ütköztetve elektron-pozitron párok keletkeznek
Mint azt a cikk egyik szerzője, a Londoni Imperial College fizikaprofesszora, Steve Rose elmondta, az általuk modellezett kísérlet alapvetően két lépésből áll: az elsőben elektronokat gyorsítanak fel közel fénysebességre egy extrém nagy teljesítményű és intenzitású lézerrel, majd ezeket egy arany céltárgynak ütköztetve a látható fény fotonjainál milliárdszor nagyobb energiájú gammafoton-nyalábot hoznak létre. A második lépcsőben ezek a gamma-fotonok hatnak kölcsön egy speciális kis aranykapszula belsejében létrehozott, a csillagok belsejében létezőhöz hasonlóan nagy energiájú hőmérsékleti sugárzás fotonjaival. Ezt az állapotot a mai lézerfúziós kísérletekben használatos technológiával hoznák létre a kicsiny céltárgy belső üregében (az ún. hohlraumban), a kapszula falaira irányított nagy intenzitású lézersugarak segítségével. Ezzel lényegében egy foton—foton ütköztetőt valósítanak meg: a nagy energiájú gammafotonok és a hőmérsékleti sugárzás nagy energiájú fotonjainak ütközéséből elektron—pozitron párok keletkeznek.
A Monte Carlo-módszerrel elvégzett elméleti modellszámítások szerint így megfelelő beállítások esetén a keletkező elektron—pozitron párok száma így egyetlen ütközésben (egyetlen lézerimpulzus hatására) százezres nagyságrendű lehet.
Már „csak" a kísérleti megvalósítás van hátra... Indulhat a verseny!
Tartalomjegyzékhez < Világképem
------------------
(London Imperial College)
698 ■ Élet és Tudomány ■ 2014/22
http://www.theregister.co.uk/2014/05/19/photon_collider_light_into_matter/