Οι φυσικοί δημιούργησαν για πρώτη φορά ύλη από καθαρή ενέργεια
- Κατηγορία ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
- 0 σχόλια
RIA Novosti. Οι επιστήμονες που εργάζονται στον ανιχνευτή STAR στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στις Ηνωμένες Πολιτείες ανέφεραν ότι κατάφεραν να αποκτήσουν πειστικά στοιχεία για δύο φυσικά φαινόμενα που είχαν προβλεφθεί πριν από περισσότερα από 80 χρόνια - τον σχηματισμό της ύλης απευθείας από το φως και ότι ο μαγνητισμός μπορεί να κάμψει τα πολωμένα φωτόνια σε ένα κενό. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύονται στο περιοδικό Physical Review Letters.
Ο ανιχνευτής STAR είναι ένα από τα τέσσερα πειράματα στον Επιταχυντή Σχετικιστικών Ιόντων (RHIC) στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ .
Η κύρια ανακάλυψη είναι ότι ζεύγη ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων - σωματίδια ύλης και αντιύλης - μπορούν να δημιουργηθούν απευθείας με σύγκρουση πολύ ενεργητικών φωτονίων, τα οποία είναι κβαντικά «πακέτα» φωτός.
Αυτή η μετατροπή του ενεργειακού φωτός σε ύλη είναι άμεση συνέπεια της περίφημης εξίσωσης E = mc 2 του Αϊνστάιν , η οποία δηλώνει ότι η ενέργεια και η ύλη, ή μάζα, είναι εναλλάξιμα. Οι πυρηνικές αντιδράσεις στον Ήλιο και στους πυρηνικούς σταθμούς μετατρέπουν τακτικά την ύλη σε ενέργεια. Τώρα οι επιστήμονες έχουν μετατρέψει την φωτεινή ενέργεια πίσω σε ύλη απευθείας σε ένα βήμα.
Το δεύτερο αποτέλεσμα δείχνει ότι η διαδρομή του φωτός που διέρχεται από ένα μαγνητικό πεδίο στο κενό κάμπτεται διαφορετικά, ανάλογα με το πώς αυτό το φως πολώνεται. Αυτή η εξαρτώμενη από την πόλωση εκτροπή, γνωστή ως διπλή διάθλαση, συμβαίνει όταν το φως διέρχεται από ορισμένα υλικά.
Και τα δύο αποτελέσματα οφείλονταν στην ικανότητα του ανιχνευτή RHIC STAR να μετράει τη γωνιακή κατανομή των σωματιδίων που παράγονται από συγκρούσεις ιόντων χρυσού που κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Τέτοιες δυνατότητες δεν υπήρχαν όταν, το 1934, οι φυσικοί Gregory Breit και John Wheeler περιέγραψαν για πρώτη φορά την υποθετική πιθανότητα σύγκρουσης σωματιδίων φωτός για να σχηματίσουν ζεύγη ηλεκτρονίων και τα αντίστοιχα της αντιύλης γνωστά ως ποζιτρόνια.
«Στο άρθρο τους, οι Breit και Wheeler σημείωσαν ότι αυτό είναι σχεδόν αδύνατο να γίνει», αναφέρεται σε ένα δελτίο τύπου από το Brookhaven Laboratory, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο φυσικός Zhangbu Xu, μέλος της συνεργασίας RHIC STAR. Τότε δεν υπήρχαν λέιζερ. Αλλά ο Breit και ο Wheeler βρήκαν μια εναλλακτική, βαριά επιτάχυνση ιόντων, και αυτό ακριβώς κάνουμε στο RHIC».
Οι επιστήμονες έχουν επιταχύνει τα ιόντα χρυσού στο 99,995 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός σε δύο δακτυλίους επιταχυντών.
«Έχουμε δύο σύννεφα φωτονίων που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις με αρκετή ενέργεια και ένταση ώστε όταν δύο ιόντα γλιστρούν το ένα δίπλα στο άλλο χωρίς να συγκρούονται, αυτά τα πεδία φωτονίων μπορούν να αλληλεπιδράσουν», εξηγεί ο Xu.
Οι φυσικοί του STAR παρακολούθησαν τις αλληλεπιδράσεις και αναζήτησαν προβλεπόμενα ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων. Αλλά τέτοια ζεύγη σωματιδίων μπορούν επίσης να δημιουργηθούν με τη βοήθεια βραχυπρόθεσμων καταστάσεων «εικονικών» φωτονίων. Για να διακρίνουν τα πραγματικά από τα εικονικά φωτόνια, οι συγγραφείς ανέλυσαν τις κανονικότητες της γωνιακής κατανομής κάθε ηλεκτρονίου σε σχέση με το συνεργαζόμενο ποζιτρόνιο. Αυτά τα πρότυπα κατανομής διαφέρουν για τα ζεύγη που σχηματίζονται από την αλληλεπίδραση πραγματικών και εικονικών φωτονίων.
"Μετρήσαμε επίσης την ενέργεια, την κατανομή μάζας και τους κβαντικούς αριθμούς των συστημάτων. Είναι συνεπείς με τους θεωρητικούς υπολογισμούς και επιβεβαιώνουν ότι αυτό θα μπορούσε να συμβεί με πραγματικά φωτόνια", λέει ένας άλλος συμμετέχων στη μελέτη, ο Daniel Brandenburg (Daniel Brandenburg), ερευνητής στο το Brookhaven Lab. Τα αποτελέσματα παρέχουν σαφή στοιχεία για την άμεση δημιουργία ενός βήματος ζευγών ύλης-αντιύλης από ελαφρές συγκρούσεις, όπως είχε αρχικά προβλεφθεί από τους Breith και Wheeler».
Σε ένα άλλο πείραμα, οι επιστήμονες απέδειξαν ότι η πόλωση επηρεάζει την αλληλεπίδραση του φωτός με ένα μαγνητικό πεδίο στο κενό. Αυτό το φαινόμενο, παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο μια εξαρτώμενη από το μήκος κύματος εκτροπή διασπά το λευκό φως σε ένα ουράνιο τόξο, είχε προβλεφθεί ήδη από το 1936. Όμως στο πείραμα, το φαινόμενο της εξαρτώμενης από την πόλωση εκτροπής του φωτός στο κενό παρατηρήθηκε για πρώτη φορά.
Τελευταία τροποποίηση στιςΠέμπτη, 02 Μαρτίου 2023 07:50