Fyzici vytvořili hmotu a antihmotu pomocí srážek fotonů

Když anihiluje elektron se svým protějškem antihmoty pozitronem, výsledkem je emise dvou fotonů. Fyzici Gregory Breit a John A. Wheeler v roce 1934 studovali teorii reverzního procesu srážky dvou světelných kvant za vzniku párů elektron-pozitron.

Ve své původní studii si fyzici uvědomili nemožnost dosáhnout ve stávajících experimentech na Zemi kolizí gama záření. Místo toho navrhli alternativní řešení. Kolizi fotonů pocházejících z vysoce nabitých jader, která okolo sebe procházejí v ultra-relativistických rychlostech.

Související

Ilona Cílková

Může největší urychlovač částic na světě…

Petr Hájek

Nový velký hadronový urychlovač bude dlouhý 100…

„Ve svém příspěvku si Breit a Wheeler uvědomili, že je téměř nemožné to udělat. Ještě ani neexistovaly lasery. Breit a Wheeler ale navrhli alternativu: zrychlení těžkých iontů. A jejich alternativou je přesně to, co děláme my,“ řekl Dr. Zhangbu Xu, fyzik v Brookhaven National Laboratory a člen STAR Collaboration.
 
Zlatý iont se 79 protony nese silný kladný náboj. Jeho zrychlení vytváří silné magnetické pole. Při pohybu spirály se pohybuje kolem částice urychlující proud – jako proud protékající drátem.
 
„Pokud je rychlost dostatečně vysoká, může se síla kruhového magnetického pole rovnat síle kolmého elektrického pole. A tohle uspořádání kolmých elektrických a magnetických polí stejné síly je přesně to, co je foton kvantované částice světa,“ řekl fyzik. „Takže když se ionty pohybují blízko rychlosti světla, kolem jejich zlatých jader je spousta fotonů, které s nimi cestují jako mrak.“
 
Fyzici v Brookhaven National Laboratory s pomocí relativistického těžkého iontového urychlovače částic a jeho dvou prstenců urychlují zlaté ionty na 99,995 procent rychlosti světla.
 
„Máme dva mraky fotonů pohybujících se v opačných směrech s dostatečnou energií a intenzitou, že když kolem sebe procházejí v opačných směrech aniž by se srazily, tato fotonová pole mohou integrovat,“ vysvětluje Xu.
 
Tým fyziků, jejichž práce vyšla v Physical Review Letters, při těchto srážka pozoroval celkem 6 085 exkluzivních párů elektronů a pozitronů.
 
„Naše výsledky poskytují jasný důkaz přímého, jednostupňového vytváření páru hmoty a antihmoty ze srážek světla, jak původně předpověděli Breit a Wheeler,“ potvrdil fyzik Dr. Daniel Brandenburg z Brookhaven National Laboratory a člen STAR Collaboration.