Сегодня 04 июня 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные придумали, как превратить чистую энергию в материю с помощью одних только лазеров

Один из постулатов квантовой физики говорит, что материя может возникать с помощью одного только света (фотонов). На практике проверка этого требует колоссальных энергий и ещё ни разу не проверялось в лаборатории. Группа учёных из США и Японии нашла условия, при которых такой эксперимент становится возможным с использованием современных лазеров.

 Источник изображения: SciTechDaily.com

Источник изображения: SciTechDaily.com

Следует сказать, что косвенно синтез материи из энергии света был реализован в лаборатории и не один раз за последние два–три года. Учёные разгоняли ионы золота и других тяжёлых металлов до релятивистских скоростей. На такой скорости ионы были окружены облаками фотонов, что вело к столкновениям между фотонами при сближении ионов металлов. В этих столкновениях рождались частицы и античастицы (обычно электроны и позитроны). Иначе говоря, фотон-фотонные взаимодействия порождали материю, что прекрасно регистрировалось научными приборами.

Повторить подобный эксперимент с одними только лазерными лучами — воспроизвести чистый эксперимент перехода энергии в материю — это подняться на другой уровень науки. Как это сделать, рассказала группа исследователей из Университета Осаки и Калифорнийского университета в Сан-Диего. Они использовали моделирование, чтобы продемонстрировать, как можно экспериментально производить материю исключительно из света, что в будущем может помочь проверить давние теории об эволюции Вселенной.

«Наше моделирование демонстрирует, что при взаимодействии с интенсивными электромагнитными полями лазера плотная плазма может самоорганизовываться, образуя фотон-фотонный коллайдер, — объяснил доктор Сугимото (Sugimoto), ведущий автор исследования, ранее опубликованного в журнале Physical Review Letters. — Этот коллайдер содержит плотную популяцию гамма-лучей, в десять раз более плотных, чем плотность электронов в плазме, и энергия которых в миллион раз превышает энергию фотонов в лазере».

При столкновениях фотона с фотоном в коллайдере образуются электрон–позитронные пары, а позитроны ускоряются электрическим полем плазмы, создаваемым лазером. В результате получается позитронный пучок.

«Это первое моделирование ускорения позитронов в рамках линейного процесса Брейта–Уилера в релятивистских условиях, — сказал профессор Арефьев, соавтор исследования. — Мы считаем, что наше предложение экспериментально осуществимо, и с нетерпением ждем реализации в реальном мире». Доктор Вячеслав Лукин, директор программ Национального научного фонда США, который поддержал работу, добавил: «Это исследование показывает потенциальный способ исследовать тайны Вселенной в лабораторных условиях. Будущие возможности сегодняшних и будущих мощных лазерных установок стали еще более интригующими».

 Физика процесса. Источник изображения: Yasuhiko Sentoku

Физика процесса. Источник изображения: Yasuhiko Sentoku

Суть процесса в том, что облучаемая доступными сегодня лазерами плазма в состоянии близком к критическому, способна самоорганизоваться и не только произвести позитроны (и электроны), но также ускорить их до ультрарелятивистских энергий. Лазерный импульс накапливает электроны на своем переднем крае, создавая сильное продольное электрическое поле плазмы. Поле создает движущийся гамма-коллайдер (своеобразный фронт волны, где происходят столкновения гамма-квантов), который генерирует позитроны с помощью линейного процесса Брейта-Уилера — аннигиляции двух гамма-квантов в электрон-позитронную пару. В то же время ускорителем для позитронов служит плазменное поле, а не лазер, как показано на иллюстрации выше.

Именно открытие позитронного ускорения обещает возможность создать установку для первого в истории преобразования чистой энергии в материю. Для этого будет достаточно использовать доступные лазеры с интенсивностью 1022 Вт/см2. Моделирование показало, что позитронный пучок приобретёт энергию уровня гигаэлектрон-вольт с углом расхождения около 10 ° с зарядом 0,1 pC (106 электронов в импульсе). Ранее считавшееся фантастикой станет реальностью, но совсем не так, как в кино. Репликаторы из этого вряд ли получатся. Но подтверждение Стандартной модели и, не исключено, новая физика — это достойная награда за открытие.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Дождались, но не «бету»: российский MMO-шутер Pioner скоро получит мультиплеерную демоверсию 9 ч.
Sony анонсировала большой июньский выпуск State of Play — он посвящён играм для PS5, которые нельзя пропускать 13 ч.
Nvidia App получило светлую тему и оптимальные настройки для 12 новых игр 13 ч.
Universal, Warner и Sony предложили ИИ-разработчикам лицензировать музыку для обучения нейросетей 14 ч.
Суд признал деятельность создателей «Мира танков» экстремистской и передал активы государству — в «Леста Игры» с решением «в корне не согласны» 16 ч.
Скорость распространения Windows 11 замедлилась 17 ч.
На МКС заработает российский ИИ — осенью там запустят GigaChat «Сбера» 18 ч.
Разработчик-одиночка анонсировал «Знамя победы» — гибрид стратегии и экшена на полях сражений Второй мировой войны 19 ч.
«Только вы, ваша машина и чистое веселье»: в ранний доступ Steam скоро ворвётся олдскульная боевая гонка Fumes 20 ч.
Windows 11 перестанет навязывать Edge в качестве браузера по умолчанию — но не для всех 20 ч.
Nvidia в очередной раз стала крупнейшей компанией в мире по величине капитализации 59 мин.
Nvidia утверждает, что консоль Switch 2 использует ИИ для улучшения игрового процесса 3 ч.
Razer представила геймерский коврик HyperFlux V2, который будет заряжать мышь во время использования 6 ч.
Samsung намекнула на выпуск ультратонкого смартфона-книжки Galaxy Z Fold 7 Ultra 6 ч.
Россия намерена запустить более 880 интернет-спутников до 2030 года 7 ч.
Broadcom представила самые быстрые в мире Ethernet-коммутаторы Tomahawk 6: 102,4 Тбит/с на чип и 1,6 Тбит/с на порт 8 ч.
Новая статья: Обзор Midea VCR S20 Plus: робот-пылесос — друг человека! 8 ч.
Шанс столкновения Млечного Пути с Андромедой упал до 50 % — но только на ближайшие 10 млрд лет 9 ч.
Представлена Arctis Nova 3 — самая доступная беспроводная гарнитура SteelSeries 11 ч.
Госкорпорация «Роскосмос» будет развивать космический туризм на базе Российской орбитальной станции 13 ч.