Фізики змогли отримати антиматерію за допомогою лазера

Антиматерія — екзотичний матеріал. Якщо вдарити звичайної битою по бейсбольному м'ячу з антиматерії, він вибухне спалахом світла. Цю речовину можна знайти лише в далеких куточках Всесвіту, що на Землі його практично немає. Проте вчені підійшли впритул до його створення прямо з повітря, використовуючи лазер.

Як вони це роблять? Справа в тому, що, коли електрони рухаються вперед і назад, вони виділяють світло — чим швидше, тим більше. Вірний спосіб змусити їх це робити — підривати їх потужними лазерними імпульсами. Електрони майже досягають швидкості світла, тим самим генеруючи пучки гамма-променів. Гамма-промені, схожі на рентгенівські промені, що використовуються, наприклад, в кабінетах лікарів або на лініях безпеки в аеропортах, однак вони мають ще більше енергії, значно поступаючись в розмірах: цей промінь такий же гострий і тонкий, як голка для шиття.

Коли гамма-промені, створювані електронами, стикаються один з одним, вони можуть створювати пари матерії і антиматерії — електрон і позитрон. Вчені з Лісабонського університету розробили новий, ще більш ефективний спосіб для створення пар матерії і антиматерії. Результати їхньої роботи опубліковані в журналі American Physical Society.

"Ми розробили «оптичну пастку», яка не дозволяє електронам переміщатися занадто далеко після моменту випромінювання гамма-променів. Ми ловимо їх і знову вдарив потужними лазерними імпульсами, створюючи більше гамма-променів, що дає нам ще більше пар частинок", — розповідає дослідник Марія Вланич.

Пастка утворена чотирма лазерами, розташованими в одній площині і спрямованими в одну точку. Коли лазери перекриваються, вони утворюють двовимірну хвилю з електричними полями, як на малюнку вище. У центрі — крихітний об'єкт: нанодріт в 100 разів тонше людського волосся. Електрони видаляються з дроту і прискорюються до швидкості, близької до швидкості світла. Потрапляючи в хвилю, вони втрачають велику частину своєї енергії, випромінюючи світло, і тому знову розганяються. Фотони виробляють пари електронів і позитронів, які також потрапляють у пастку. Цей процес може створити щільну плазму електронів, позитронів, яка в кінцевому рахунку перетворює більшу частину доступною лазерної енергії гамма-промені.

За словами вченого, повторення процесу тягне за собою появу нових пар в так званому каскаді. Процес продовжується до тих пір, поки створені частинки не стають досить щільними. Як вважають дослідники, ці каскади відбуваються природним чином в далеких куточках Всесвіту. Наприклад, швидкообертові нейтронні зірки, звані пульсарами, мають надзвичайно сильні магнітні поля — у трильйон разів могутніше, ніж магнітні поля на Землі.

Вивчення каскадів в лабораторії проллє світло на таємницю астрофізичної плазми в екстремальних умовах, а промені можуть мати промислове та медичне застосування. Вчені запевняють у необхідності подальших досліджень, щоб знайти більш дешеві і ефективні джерела для повсюдного використання.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що навколо Землі виявили кільце з антиматерії.

Категория: Технологии