Сегодня 21 сентября 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 🔥
Китайцы утратят контроль над американским TikTok после сделки с США — лишь 1 из 7 мест в совете директоров достанется ByteDance 36 мин.
Новая статья: Hell is Us — прекрасная диковинка. Рецензия 14 ч.
Jaguar Land Rover уже три недели не может запустить информационные системы после хакерского взлома 23 ч.
Microsoft представила радужный отчёт о Windows Arm, но основную проблему «замела под ковёр» 23 ч.
Microsoft «тестирует» ещё одну кнопку Copilot в Windows 11 23 ч.
Xiaomi раскрыла перечень, из которого ясно, какие устройства перейдут на HyperOS 3 и когда 20-09 11:13
Дональд Трамп планирует взыскать несколько миллиардов долларов с участников сделки по TikTok 20-09 05:59
Трамп заявил, что сделка с TikTok в целом одобрена китайской стороной 20-09 05:26
Новая статья: Borderlands 4 — сквозь нюансы к звёздам. Рецензия 20-09 00:07
«Не планируем оставаться в долгу»: российский хоррор No, I’m not a Human порадовал разработчиков продажами 19-09 22:50
Meta намерена стать энергокомпанией и продавать электричество — Amazon, Google и Microsoft уже делают то же самое 12 ч.
Meta готова потратить $20 млрд на аренду ИИ-мощностей у Oracle 13 ч.
Инопланетяне могут прослушивать наши радиосообщения на удалении десятков световых лет, выяснило NASA 17 ч.
Apple не обманула: iPhone Air подтвердил статус самого прочного смартфона компании 19 ч.
Предзаказы на Apple iPhone 17 бьют рекорды в России 22 ч.
Странное зелёное свечение межзвёздной кометы 3I/ATLAS озадачило учёных — такого они не ожидали 22 ч.
Samsung наконец-то удалось сделать чипы HBM3E, которые устроили Nvidia 22 ч.
Малый ледниковый период отменяется: с 2008 года Солнце начало увеличивать активность 23 ч.
Сделка c Nvidia не повлияет на собственные планы Intel по выпуску процессоров и видеокарт 24 ч.
OpenAI потратит $100 млрд на аренду резервных ИИ-серверов у облачных провайдеров 20-09 13:06