Физики создают условия для производства материи и антивещества
-
- 26.08.2021, 20:08 828
Физики из коллаборации STAR в Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) Брукхейвенской национальной лаборатории предоставили окончательные доказательства двух явлений, предсказанных более восьми десятилетий назад: образование вещества и антивещества в результате столкновений фотонов и зависящее от поляризации изгибание света (двойное лучепреломление) в вакуум.
В своем первоначальном исследовании учёные осознали практически невозможность достижения столкновений гамма-лучей в существующих земных экспериментах и предложили альтернативный подход со столкновениями фотонов, происходящих от сильно заряженных ядер, проходящих друг через друга с ультрарелятивистскими скоростями.
В 1934 году физики Грегори Брейт и Джон А. Уиллер изучили теорию обратного процесса «столкновения двух квантов света» с образованием электрон-позитронных пар.
«В своей статье Брейт и Уиллер уже поняли, что это практически невозможно сделать», — сказал д-р Чжанбу Сюй, физик из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США и член коллаборации STAR.
«Лазеров еще даже не было! Но Брейт и Уиллер предложили альтернативу: ускорение тяжелых ионов. И их альтернатива — это именно то, что мы делаем в RHIC».
«Наши результаты представляют собой четкое свидетельство прямого одноэтапного создания пар материя-антивещество в результате столкновений света, как первоначально предсказывали Брейт и Уиллер», — сказал д-р Даниэль Бранденбург, физик из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США и член STAR. Сотрудничество.
Способность STAR измерять крошечные отклонения электронов и позитронов, возникающих почти один за другим в этих событиях, также дала физикам возможность изучить, как легкие частицы взаимодействуют с мощными магнитными полями, создаваемыми ускоренными ионами.
«Облако фотонов, окружающее ионы золота в одном из лучей RHIC, стреляет в сильное круговое магнитное поле, создаваемое ускоренными ионами в другом луче золота», — сказал доктор Чи Ян, физик из университета Шаньдун.
Немецкие физики Вернер Гейзенберг и Ганс Генрих Эйлер в 1936 году и американский физик Джон Толл в 1950-х годах предсказали, что вакуум пустого пространства может быть поляризован мощным магнитным полем и что такой поляризованный вакуум должен отклонять пути фотонов в зависимости от фотона поляризации.
«Это первое экспериментальное наблюдение на Земле, которое показывает, что поляризация влияет на взаимодействие света с магнитным полем в вакууме — двойное лучепреломление вакуума, предсказанное в 1936 году».
Статья команды была опубликована в журнале Physical Review Letters.