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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneExperiment, 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

Vedci možno zistili, ako sa na Zem dostala voda. 370 svetelných rokov od nás našli silnú stopu

Je 10-krát účinnejšia než bežné lieky. Vedci odhalili tajnú zbraň jedovatých hadov, toto nečakali

Čína začala stavať dlhú trať kvôli Európe. Drahý projekt má úplne obísť Rusko

Prvý mimozemský život môže byť za rohom. Jej objav však spustí veľký konflikt, tvrdia experti

Vedci našli kvantový stav, ktorý klasické modely nevedeli predpovedať. Výsledok je ohromujúci
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Známe mäsiarstvo pod Tatrami má tržby 9,4 milióna eur. Štátu a poisťovniam dlhuje vyše 190-tisíc eur
PREMIUM4 situácie, pri ktorých Slováci prídu v septembri o peniaze: Prichádza kľúčový mesiac

Neurológ dvíha varovný prst: Po 17. hodine by si si mal odpustiť 5 zlozvykov, môžeš si privodiť mozgovú príhodu

Osudné chyby na pohovore. Ak sa ich dopustíš, nepomôže ti ani dokonalý životopis

Volkswagen chce po Seate škrtnúť ďalšiu značku. V hre je až 100-tisíc pracovných miest
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Tri roky čakania sa skončili. Na Netflix práve dorazil seriálový klenot
- Číňania chystajú SUV ako Defender za zlomok ceny. Novinka má stáť okolo 17 900 €
- Fotovoltiku ti pribrzdia a oberú o časť výroby. Začalo platiť nové obmedzenie pripojenia
- Zaklínač práve dostal brutálnu konkurenciu. Nové fantasy prináša vec, aká tu ešte nebola
- Má vyše 1 000 koní a stojí len 45 000 €. BYD zlacňuje svoje monštrum s dojazdom 860 km
-
- Tri roky čakania sa skončili. Na Netflix práve dorazil seriálový klenot
- Číňania chystajú SUV ako Defender za zlomok ceny. Novinka má stáť okolo 17 900 €
- Fotovoltiku ti pribrzdia a oberú o časť výroby. Začalo platiť nové obmedzenie pripojenia
- Zaklínač práve dostal brutálnu konkurenciu. Nové fantasy prináša vec, aká tu ešte nebola
- Má vyše 1 000 koní a stojí len 45 000 €. BYD zlacňuje svoje monštrum s dojazdom 860 km
-
- Nová česká komédia valcuje internet. Už mesiac ju ľudia nevedia prestať sledovať
- Slovenskí vodiči si musia dať pozor na nové radary. Rozdávajú pokuty aj bez zastavenia
- Tri roky čakania sa skončili. Na Netflix práve dorazil seriálový klenot
- 2,6 kilometra pod zemou vzniká baňa novej generácie. Diesel v nej nahradilo 66 elektrických strojov
- Slovensko našlo spojenca pre nový jadrový reaktor. S rovnakou technológiou je roky pred nami
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Známe mäsiarstvo pod Tatrami má tržby 9,4 milióna eur. Štátu a poisťovniam dlhuje vyše 190-tisíc eur
PREMIUM4 situácie, pri ktorých Slováci prídu v septembri o peniaze: Prichádza kľúčový mesiac

Neurológ dvíha varovný prst: Po 17. hodine by si si mal odpustiť 5 zlozvykov, môžeš si privodiť mozgovú príhodu

Osudné chyby na pohovore. Ak sa ich dopustíš, nepomôže ti ani dokonalý životopis

