صمم الفيزيائيون تجربة لتحويل الضوء إلى مادة

يمكن استخدام البلازما لتصادم الفوتونات وإنتاج المادة، وفقًا لعلماء الفيزياء الذين أجروا عمليات محاكاة لاستكشاف التطبيقات العملية لمعادلة مشهورة عالميًا.

المعادلة المستخدمة هنا هي معادلة أينشتاين E = mc^2، والتي تؤسس علاقة بين الطاقة والكتلة؛ على وجه التحديد، تنص المعادلة على أن الطاقة والكتلة متساويان عندما يتم ضرب الأخير في مربع سرعة الضوء.

قام فريق بقيادة علماء من جامعة أوساكا وجامعة كاليفورنيا في سان دييغو مؤخرًا بمحاكاة اصطدامات الفوتونات باستخدام الليزر. تشير نتائجهم إلى أن الاصطدامات ستنتج أزواجًا من الإلكترونات والبوزيترونات. ويمكن بعد ذلك تسريع البوزيترونات -الجسيم المضاد للإلكترون- بواسطة المجال الكهربائي لليزر لإنتاج شعاع البوزيترون. نتائجهم هي نشرت في رسائل المراجعة البدنية.

وقال أليكسي أريفيف، عالم الفيزياء في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو والمؤلف المشارك في الدراسة، في جامعة أوساكا: “نشعر أن اقتراحنا ممكن من الناحية التجريبية، ونتطلع إلى تنفيذه في العالم الحقيقي”. يطلق.

وأضاف البيان أن الإعداد التجريبي ممكن بكثافة الليزر الموجودة حاليًا. استخدم الباحثون عمليات المحاكاة لاختبار الإعدادات التجريبية المحتملة ووجدوا واحدة مقنعة. يستخدم مصادم الفوتون-الفوتون عملية بريت ويلر لإنتاج المادة، مما يعني أنه يقضي على أشعة جاما لإنتاج أزواج الإلكترون والبوزيترون.

بعض الفيزياء المتطرفة – الأماكن التي تولد فيها النجوم وتموت، وأين الوقت لا يزال قائما– موجود في الاقاصي البعيدة للكون. في عام 2021، اقترح فريق مختلف من الباحثين أن نوى النجوم النيوترونية، وهي المراحل النهائية الكثيفة للغاية من الحياة النجمية، يمكن أن تكون مكانًا لديناميكية مماثلة، والتي من خلالها يمكن لجزيئات المادة المظلمة أن تتحول إلى فوتونات.

تسمى النجوم النيوترونية الدوارة بالنجوم النابضة، وبيئتها عالية الطاقة هي المكان الذي يمكن أن تتولد فيه المادة من الضوء. يمكن للنجوم النابضة أن تدور آلاف المرات في الثانية، وتبعث أشعة غاما، ولها بعض أقوى المجالات المغناطيسية المعروفة، وفقا لوكالة ناسا.

تعتبر النجوم النابضة أيضًا أدوات مفيدة لقياس موجات الجاذبية في الفضاء. في وقت سابق من هذا العام، تم العثور على خمس مجموعات مختلفة من مجموعات توقيت النجم النابض ما يشتبهون به هو إلقاء نظرة أولى على خلفية موجة الجاذبية، وهي في الأساس النفخات المستمرة لموجات الجاذبية التي تموّج الزمكان على مستوى غير محسوس تقريبًا.

على الرغم من صعوبة مراقبة مداخل ومخارج النجوم النابضة من بعيد، إلا أن الفيزيائيين يمكنهم محاولة محاكاتها.

وقال فياتشيسلاف لوكين، مدير البرنامج في مؤسسة العلوم الوطنية، التي دعمت البحث الأخير: “يُظهر هذا البحث طريقة محتملة لاستكشاف أسرار الكون في بيئة معملية”. “إن الاحتمالات المستقبلية في منشآت الليزر عالية الطاقة اليوم وغدًا أصبحت أكثر إثارة للاهتمام.”

يمكن أن توفر هذه التجربة طريقة للنظر في تركيبة الكون، من خلال تقريب بعض الفيزياء البعيدة إلى أرضنا. ولكن لكي يحدث ذلك، لا بد من بناء تجربة فعلية.

أكثر: يمكن لراديو المادة المظلمة هذا أن يتناغم مع الفيزياء الجديدة