جميع المواد لديها المقابلة المادة المضادة الشركاء، مثل الإلكترونات والبوزيترونات، البروتونات والبروتونات المضادة لل، والكواركات والكواركات المضادة. عندما يصادف جسيم جسيم مضاد لها، فإنها محق أعلى ضوء الطاقة لإنتاج - أشعة غاما .

عندما المادة والمادة المضادة الوفاء، يحدث إبادة، وسوف يتم الافراج عن الطاقة في شكل فوتونات. | المصدر: RealLifeLore / يوتيوب

ثم الجزيئات المكونة للضوء - الفوتون ذلك؟ إذا كان "للانعكاس الفرعي" الوجود المادي؟

الجواب هو نعم، ولكن ليس من جزيئات جديدة الأساسية، ولكن مع الفوتونات العادية كما ليس هناك فرق. وتوقع النظرية الفيزيائية التي تصف سلوك المادة والمادة المضادة أيضا أنه إذا كان اثنين من الفوتونات عالية الطاقة في الطريق الصحيح للضرب، وأنها سوف تولد زوج من إبادة المادة والمادة المضادة الجسيمات.

في الواقع، في وقت مبكر قبل 1934 سنة، برايت (جريجوري برايت) ويلر (جون أرشيبالد ويلر) على توقع لأول مرة فوتون - الفوتون إبادة . والفكرة الأساسية هي بسيطة، إذا كان الإلكترون والبوزيترون بسرعة بطيئة نسبيا من الاصطدام، واحدة من أكثر نتيجة فورية هو إنتاج زوج من أشعة غاما الطاقة متطابقة. وإذا كانت العملية برمتها، في المقابل، ينبغي أيضا أن يكون نفس ما يعادل: أن أشعة غاما الطاقة المناسبة لإنتاج إلكترون وبوزيترون إرادة التصادم وهذا ما يسمى " عملية ويلر - مشرق ".

أن في "الطاقة المناسبة" أمر بالغ الأهمية، مثل الطاقة الضوئية المرئية غير كافية. الفوتون لا كتلة، فهي الطاقة النقية، وفقا لآينشتاين E = mc، يجب أن يكون ضوء طاقة عالية بما فيه الكفاية يمكن تحويلها إلى كتلة الإلكترون والبوزيترون. لذلك، إلا أن أشعة جاما يمكن أن تفعل هذا، لأن الطاقة من الأشكال الأخرى للضوء منخفضة للغاية.

التفاعل النظري بين وصف خفيفة والمواد . لبرايت - ويلر التحقق النظرية هو لملء الوصف النظري للتفاعل بين الضوء والمادة آخر قطعة من اللغز. الألغاز الأخرى بما في ذلك ستة في عام 1930، تنبأ ديراك إبادة الإلكترونات والبوزيترونات، والتأثير الكهروضوئي في عام 1905 نظرية آينشتاين. | المصدر: أوليفر بايك، إمبريال كوليدج لندن

في حين أن هذا من الممكن من الناحية النظرية، ولكن من الصعب للغاية تحقيق أي شيء أقل من ذلك في المختبر مشرق ويلر تعتقد أن الجسيمات الملحوظ من المستحيل أن تنتج في المختبر.

وبطبيعة الحال، والعلماء هم الآن أكثر تفاؤلا، ولكن الإعداد التجريبية يتطلب الجسيمات عالية الطاقة الهائلة إضافية. ومع ذلك، ما زلنا لم يلاحظ هذه العملية في المختبر.

حتى عام 2014، وقسم الفيزياء في كلية امبريال لندن، الفيزيائي ستيف روز واثنين من المتعاونين الآخرين الذين تجمعوا في غرفة صغيرة، وسوف تشعر بعد بضعة أكواب من القهوة، وتوصلنا مع وسيلة بسيطة نسبيا لإثبات القماش رايت - عملية ويلر، والتجارب تحتاج إلى الاعتماد على جزيئات إضافية عالية الطاقة.

منذ وقت ليس ببعيد، وقد بدأت هذه التجربة في نهاية المطاف إلى المدى، على أمل لأول مرة إلى النور تحويل مباشرة في هذه المادة.

الغرفة المستهدفة، حيث تركز شعاع الليزر. | المصدر: امبريال كوليدج

وقال البروفيسور روز: "ستكون هذه هي معظم مظاهرة نقية من كميات كبيرة من الطاقة آينشتاين معادلة E = mc، ومعادلة الكتلة والطاقة يخبرنا مقدار الطاقة سوف يتم إنشاؤها عند والمادة إلى طاقة عندما نفعل هذا بالضبط. ولكن مجرد تحويل: طاقة الكتلة إلى فوتونات، أي، م = E / c ".

من امبريال كوليدج وجينا، ألمانيا التجريبي. | المصدر: امبريال كوليدج

النظم التجريبية التي تنطوي على اثنين من شعاع ليزر عالية الطاقة، التي ستستخدم لإنتاج الفوتونات ضرب معا. حيث طاقة الفوتون من الضوء المرئي حوالي 1000 مرة من طاقة الفوتون، والطاقة من جهة أخرى هو 10 مليار مرة من الضوء المرئي طاقة الفوتون.

وتركز شعاع الليزر على غرفة منفصلة الهدف الهدف الثاني، وفي غرفة الهدف يضم المزيد من شعاع الليزر التركيز البصريات المطلوبة معقدة والمغناطيس لتشتيت الجسيمات المشحونة. في اصطدام المنتجة الباحثين بوزيترون اتهم بحثا عن الهدف، ومن أجل تأكيد ما اذا كان اختبارا ناجحا.

غرفة الهدف تتألف من الجهاز البصري للتركيز شعاع الليزر. | المصدر: امبريال كوليدج

هم يبحثون عن معظم نظام ليزر مناسبة لتنفيذ هذه التجربة في العالم، ووجد في نهاية المطاف أن معظم الأداة المناسبة في المنطقة المجاورة لندن. فذهبا إلى أكسفورد STFC مختبر رذرفورد أبليتون القريب - معهد الليزر الليزر التوأم الوسطى. بالإضافة إلى الليزر التوأم، واستخدام عدد من أجهزة الكشف عن من CERN (CERN).

إذا كانت التجربة ناجحة، وسيتم الكشف عن البوزيترون، وهو ما يثبت النبوية قبل 84 عاما. وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون عملية تحليل البيانات صارم بما فيه الكفاية وحريصا على تأكيد هذه البوزيترونات تأتي من الواقع الساطع - عملية ويلر، بدلا من العمليات الأساسية الأخرى.

وبمجرد أن الاختبار نجح في تقديم هذه العملية، فإن عملية إعادة الإعمار العلماء من زوج واحد من المهم جدا في 100 ثانية الأولى من الكون، التي يمكن أن ينظر إليها في انفجار أشعة غاما - وهذا هو أكبر الانفجارات في الكون، ولكن أيضا واحد من أعظم الأسرار التي لم تحل في الفيزياء.

في التجربة. | المصدر: امبريال كوليدج

وعلاوة على ذلك، سوف يتم وصف تجربة نظرية التفاعل بين الضوء والمادة - وهو المطلوب (وهو المطلوب) التفتيش النهائي. وقد أثبتت التنبؤ الأساسية الأخرى من QED من خلال التجارب، ومشرق ثنائي الفوتون - عملية يلر لا يزال ثبتت أبدا.

وفي الوقت نفسه، كما أنه يفتح الطريق لالجديدة تجارب فيزياء الطاقة العالية. دعونا ننتظر ونرى.

الروابط المرجعي:

بايك، O، J. وآخرون 2014. "A المصادم فوتون الفوتون في hohlraum فراغ". الطبيعة الضوئيات، 18 مايو 2014.