Máme najsilnejší dôkaz, ako sa zo zrážky svetla vytvorí hmota. Unikátny experiment overil teóriu, ktorú načrtol Einstein
Fyzici z Národného laboratória v Brookhavene tvrdia, že našli spôsob, ktorým pomocou urýchľovača ťažkých iónov RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) priamo dokážu pozorovať, ako do seba narazia dve častice svetla a vytvoria páry elektrónov a ich antičastíc – pozitrónov. Na tému upozornil portál ScienceAlert.
Experiment, ktorý sa nedarí uskutočniť už viac ako 80 rokov
Gregory Breit a John A. Wheeler v roku 1934 vo svojej práci teoreticky opísali dej, pri ktorom sa zrazia dva extrémne energetické fotóny, pričom vytvoria elektrón a jeho náprotivok pozitrón. Tento jav je dnes známy ako Breit-Wheelerov proces, a hoci sa do dnešných dní takúto udalosť nepodarilo priamo pozorovať, vedci neprestávajú dúfať, že sa to jedného dňa podarí.
„Kameňom úrazu“ sú technologické obmedzenia. Zatiaľ totiž nedisponujeme lasermi, ktoré by nám umožnili generovať gama fotóny. Fyzici z Národného laboratória v Brookhavene teraz v novej štúdii publikovanej v žurnále Physical Review Letters tvrdia, že našli spôsob ako tieto technologické obmedzenia obísť.
Už pred viac ako 80 rokmi si Breit a Wheeler uvedomovali, že vidieť zrážku dvoch extrémne energetických fotónov bude takmer nemožné. Navrhli však alternatívu, ktorou je urýchľovanie ťažkých iónov, a to je presne to, čo autori štúdie urobili pomocou RHIC, upozorňuje Národné laboratórium v Brookhavene na svojom webe.
NEPREHLIADNI
Antihmota na dosah, vedci vymysleli nový spôsob, ako ju vyrobiť. Má to ale jeden háčik
Alternatívna cesta
Už podľa názvu “urýchľovač ťažkých iónov” je zrejmé, že vedci pri svojom experimente využili ťažké ióny. Konkrétne autori pracovali s iónmi zlata, ktoré obsahujú 79 protónov. Keďže ióny sú prakticky atómy zbavené elektrónov, ióny zlata niesli veľmi silný kladný náboj.
Ako vysvetľujú vedci, urýchľovanie takto nabitého ťažkého iónu na veľmi vysoké rýchlosti vytvorilo silné kruhové magnetické pole, ktoré sa špirálovito otáčalo okolo pohybujúcej sa častice. V prípade dostatočného zrýchlenia sa sila tohto kruhového magnetického poľa môže rovnať sile kolmého elektrického poľa. Na miestach, kde sa tieto polia pretínajú, vznikajú fotóny.
„Keď sa ióny pohybujú rýchlosťou blížiacou sa rýchlosti svetla, okolo jadra iónov zlata je veľa fotónov, ktoré s nim cestujú ako mrak,“ vysvetľuje fyzik Zhangbu Xu.
V RHIC sa ióny urýchľujú na relativistické rýchlosti, konkrétne v tomto experimente boli ióny zlata urýchlené na 99,995 % rýchlosti svetla. Takže, keď sa dva ióny pohybujúce sa oproti seba tesne minú, ich dva sprievodné oblaky fotónov môžu interagovať a zraziť sa. Hoci takáto kolízia sa sama o sebe nedá zistiť, výsledný vzniknutý pár elektrón-pozitrón je možné detegovať.
To ale nestačí. Za normálnych okolností sú totiž fotóny generované elektromagnetickou interakciou považované za virtuálne častice (v experimente sa vďaka vysokým rýchlostiam správali ako reálne), teda také, ktoré sa objavia iba na veľmi krátky čas a nemajú hmotnosť.
Na dokázanie Breit-Wheelerov procesu je potrebná zrážka dvoch skutočných fotónov, takže zrážka dvoch virtuálnych, prípadne toho reálneho s virtuálnym, sa neráta. Inými slovami, pár elektrón-pozitrón je možné vytvoriť radom procesov, vrátane zrážky virtuálnych fotónov.
Na to, aby vedci dokázali, že vzniknutý elektrón-pozitrónový pár je výsledkom zrážky skutočných fotónov, museli preskúmať uhly medzi týmito časticami, ktoré sa líšia v závislosti od toho, či do seba narazili skutočné alebo virtuálne fotóny, upozorňuje portál ScienceNews.
Okrem analyzovania a merania uhlov zmerali aj všetku energiu, distribúciu hmotnosti a kvantové čísla systémov pre viac ako 6000 elektrón-pozitrónových párov generovaných počas experimentu. Ukázalo sa, že uhly, ale i ostatné vlastnosti, sú v súlade s teoretickými výpočtami toho, čo by sa malo stať so skutočnými fotónmi v Breit-Wheelerovom procese (technicky ide v experimente stále o virtuálné fotóny, i keď sa správajú ako skutočné).
Podľa jedného z autorov štúdie, Daniela Brandenburga, ide o “jasný dôkaz priameho, jednokrokového vytvorenia párov hmoty a antihmoty z kolízie svetla ako pôvodne predpovedali Breit a Wheeler”.
Stále sa však dá tvrdiť, že prvú priamu detekciu Breit-Wheelerovho procesu budeme mať v momente, keď sa nám podarí zraziť gama fotóny, ktoré sú najenergickejšou vlnovou dĺžkou svetla. Napriek tomu, že stále nejde o Breit-Wheelerovho proces v tom pravom zmysle slova, práca je veľmi presvedčivá a ukazuje, že „klopeme na tie správne dvere“.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Zrodila sa technológia, ktorá berie dych. Lietadlo obalené bublinou môže znamenať revolúciu v histórii letectva
Najstaršie múmie sveta šokovali vedcov. Objav je o celé tisícročia starší než Egypt aj Čile
Jadro Zeme ukrýva palivo na tisícky rokov. Ak ľudstvo prekoná výzvu, čaká ho neobmedzený pokrok
NASA netuší, čo sa to deje. Slnko spustilo oveľa ničivejší proces, než by mal byť
Vedci vytvorili nový „disk“, aký svet nevidel. Má extrémne úložisko ako 36-tisíc počítačov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Pokuty až 5 000 eur: Slováci často netušia, že bežným kúrením porušujú zákon
Infarkt si vyberá obete medzi mladými. Vedci odhalili prekvapivé spúšťače, ktoré lekári často prehliadajú
Koniec plošných dotácií: Štát začne pomáhať podľa príjmu a veľkosti domácnosti
Stála na prahu smrti, dnes má telo dvadsiatničky: 53-ročná lekárka odhalila rutinu, ktorá ju omladila o tri desaťročia
Vytvorila biznis, ktorý jej generuje 930-tisíc eur ročne: „Nemala som víkendy ani spoločenský život, no stálo to za to“
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Hovoria o najlepšom filme posledných rokov. Oscarové prekvapenie je konečne online
- Česi pochopili krízu v Európe. Začali s modernizáciou, ktorá im zaručí energetickú nezávislosť
- Ponúka silný motor za dostupné ceny. Volkswagen spustil na Slovensku predpredaj nového SUV
- Má dosiahnuť rýchlosť 4 000 km/h. Čína postavila levitujúci vlak, ktorý pochová lietadlá (+video)
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
-
- Na Slovensku odštartovala nová TV stanica. Dá sa pozerať úplne zadarmo a je v HD kvalite
- Má dosiahnuť rýchlosť 4 000 km/h. Čína postavila levitujúci vlak, ktorý pochová lietadlá (+video)
- Nič podobné nenašli vyše 150 rokov. Záhadný kameň v Egypte odhalil „posolstvo“ staré 2263 rokov
- Európska únia nezruší zákaz spaľovákov. Chystá však niečo, čo výrazne zniží ceny elektromobilov
- Ukrajina ide rozpútať peklo pre Rusov: Nasadí nezastaviteľné zbrane s dlhým doletom
-
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
- Na Slovensku odštartovala nová TV stanica. Dá sa pozerať úplne zadarmo a je v HD kvalite
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Nič podobné nenašli vyše 150 rokov. Záhadný kameň v Egypte odhalil „posolstvo“ staré 2263 rokov
- Má dosiahnuť rýchlosť 4 000 km/h. Čína postavila levitujúci vlak, ktorý pochová lietadlá (+video)
Kybernetická éra sa ukázala v Košiciach. SlovakiaTech 2025 láme všetky očakávania
Realita o elektroautách prekvapila celé Slovensko. Len malá časť ľudí má reálnu skúsenosť za volantom
Nečakaná krajina zbrojí na úroveň veľmocí. Od Izraelu kúpila zbrane za vyše 2 miliardy eur
Nenápadný faktor nás oberá o miliardy eur: Európska únia je pod tlakom extrémnych javov, ničia ekonomiku štátov
Slováci v tom majú jasno: Táto vec najviac znečisťuje ovzdušie v našej krajine
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP