Osaka ve San Diego Kaliforniya Üniversitesi araştırmacıları, sadece ışık parçacık çarpışmalarından madde üretiminin simülasyonlarını yapan bir ekibe liderlik etti. Geliştirdikleri teknik, modern lazerlerin yoğunluk kısıtlamalarını aşarak mevcut teknolojiye kolayca uygulanabiliyor. Bu araştırma, parçacık fiziğinin Standart Modeli gibi yerleşik fikirlerin deneysel olarak test edilmesine yardımcı olabilir ve hatta bu teorilerde revizyon yapılması gerektiğini gösterebilir.
Kuantum teorisinin en şaşırtıcı öngörülerinden biri olan maddenin sadece ışıktan (fotonlardan) yaratılması, aslında gök cisimleri olan pulsarlarda mümkündür.
Bir laboratuvarda doğrudan madde yaratmak henüz mümkün olmadı, ancak bunu yapmak araştırmacıların kuantum fiziği ve evrenin altında yatan yapıyla ilgili daha temel hipotezleri test etmelerine olanak sağlayacaktır.
Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bir çalışmada, Osaka Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı, foton-foton çarpışmalarına izin veren koşulları çoğaltmak için lazerler kullandı. Kurulumun basitliği ve şu anda erişilebilir olan lazer yoğunluklarında kullanım kolaylığı nedeniyle gelecek deneylerde uygulanması için güçlü bir rakiptir.
Bir laboratuvarda doğrudan madde yaratmak henüz mümkün olmadı, ancak bunu yapmak araştırmacıların kuantum fiziği ve evrenin altında yatan yapıyla ilgili daha temel hipotezleri test etmelerine olanak sağlayacaktır.
Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bir çalışmada, Osaka Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı, foton-foton çarpışmalarına izin veren koşulları çoğaltmak için lazerler kullandı. Kurulumun basitliği ve şu anda erişilebilir olan lazer yoğunluklarında kullanım kolaylığı nedeniyle gelecek deneylerde uygulanması için güçlü bir rakiptir.
Teoriye göre evrende maddenin yaratıldığı temel süreç, Einstein’ın ünlü E = m.c2 denkleminden çıkan foton-foton çarpışmasıdır. Gerçekte, fizikçiler altın gibi metal iyonlarını yüksek hızlarda birbirlerine çarptırarak dolaylı olarak ışıktan madde yaratmışlardır. Her iyon bu kadar yüksek hızlarda fotonlarla çevrilidir ve birbirlerine sürtündüklerinde madde ve antimadde yaratılır.
Bununla birlikte, ihtiyaç duyulan inanılmaz güçlü lazerler nedeniyle, mevcut laboratuvarlarda yalnızca lazer ışığı kullanarak deneysel olarak madde üretmek zordur. Araştırmacılar, deneysel bir atılım yaratmak için bu başarının bir laboratuvarda nasıl gerçekleştirilebileceğini simüle etmeye karar verdiler.
Çalışmanın başyazarı Dr. Sugimoto’ya göre, “Simülasyonlarımız, yoğun plazmanın lazerin güçlü elektromanyetik alanlarıyla etkileşime girdiğinde bir foton-foton çarpıştırıcısı oluşturmak üzere kendi kendine organize olabileceğini gösteriyor.” “Bu çarpıştırıcı, plazmadaki elektron yoğunluğundan on kat daha yoğun ve enerjisi lazerdeki fotonların enerjisinden bir milyon kat daha fazla olan yoğun bir gama ışını popülasyonu içeriyor.”
Çarpıştırıcıda foton-foton çarpışmaları elektron-pozitron çiftleriyle sonuçlanır ve pozitronlar lazer tarafından yaratılan plazma elektrik alanıyla itilir. Bunun sonucunda bir pozitron ışını ortaya çıkar.
UCSD çalışmasının ortak yazarı Profesör Arefiev’e göre, “Bu, pozitronların rölativistik koşullar altında doğrusal Breit-Wheeler sürecinden hızlandırılmasının ilk simülasyonudur.” Önerimizin deneysel olarak mümkün olduğuna inanıyoruz ve kullanılmasını heyecanla bekliyoruz.
Deney, program direktörü Dr. Vyacheslav Lukin’in araştırmanın “evrenin harikalarını laboratuvar bağlamında keşfetmek için potansiyel bir teknik sunduğunu” söylediği ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi. Bugünün ve yarının yüksek güçlü lazer tesislerindeki potansiyel uygulamalar daha da heyecan verici hale geldi.
Bu araştırmanın Star Trek’in varsayımsal madde-enerji dönüşüm teknolojisine uygulanması halen tamamen kurgusaldır. Bununla birlikte, bu yaklaşım evren-kompozisyon teorilerinin deneysel olarak doğrulanmasına veya belki de daha önce keşfedilmemiş fiziğin keşfine katkıda bulunabilir.
Kaynak: phys.org/news
