galéria megtekintése

Fényből anyagot készítenek

Igazolhatják Einstein híres egyenletét

Az írás a Népszabadság
2014. 05. 21. számában
jelent meg.


Ötvös Zoltán
Népszabadság

Várhatóan egy éven belül kipróbálják azt a módszert, amelynek segítségével fényből anyagot lehet előállítani. Az elmélet alapját képező ötletet először 80 évvel ezelőtt fogalmazta meg két fizikus (Gregory Breit és John Wheeler), akik később az első atombomba elkészítésén is dolgoztak.

A két amerikai fizikus 1934-es felvetése szerint – nagyon ritkán – két fényrészecske, azaz két foton ütközésekor egy elektron, illetve ennek antianyagpárja, egy pozitron keletkezik.

(Az elektronok a bennünket körülvevő anyagok atommagjai körül keringenek. 1897-ben Joseph John Thomson fedezte fel –ezért 1906-ban fizikai Nobel-díjat kapott –, hogy a katódsugarak elektronokból állnak. A pozitronra Carl David Anderson bukkant a kozmikus sugárzásban, ezért a munkájáért 1936-ban tüntették ki fizikai Nobel-díjjal.)

Breit és Wheeler tanulmányaikban még azt írták, feltevésük tesztelése reménytelen, olyan ritkán keletkezhet ugyanis ez a két részecske laboratóriumi körülmények között.

 

A londoni Imperial College fizikusai azonban most azt állítják, hogy nagy teljesítményű lézerek és más eszközök segítségével igenis megoldható az ötlet. Steven Rose fizikus szerint lehetséges a fény anyaggá való alakítása, azonban senki se gondolja, hogy kézbe fogható, hétköznapi tárgyakat hoznak létre. Amit ígérnek, az csupán annyi, hogy szabad szemmel láthatatlan szubatomi részecskék keletkeznek.

Oliver Pike, a kutatás vezetője szerint a folyamat az egyik legelegánsabb demonstrációja Albert Einstein híres egyenletének, amely bemutatja fény és anyag kapcsolatát, ekvivalenciáját: „A Breit- Wheeler folyamat az E = mc2 legegyszerűbb bemutatója.” Csak éppen eddig nem sikerült megvalósítani laboratóriumi körülmények között. A plazmafizikus Oliver Pike eddigi munkái során fúziós kísérletekkel foglalkozott – tehát olyan problémára koncentrált, amelynek lényege az, hogy anyagból energiát állít elő. Tehát a most bejelentett ötlettel ellentétes irányban ténykedett.

A Nature Photonics című lapban most megjelent közlemény szerint –a tanulmányt a ScienceDaily tudományos portál idézte – a brit egyetem és a németországi Max Planck Magfizikai Kutatóintézet munkatársai több lépésben alakítják át a fényt anyaggá. Első lépésben egy aranylemezt elektronokkal bombáznak, hogy ezzel nagy energiájú fotonnyalábot hozzanak létre.

A következő lépésben a hohlraum (németül üres szoba) nevű, speciális aranyeszközre nagy energiájú lézert irányítanak, amely olyan fényt termel, amilyet a csillagok bocsátanak ki. Az utolsó lépésben az első fotonnyalábot beküldik a hohlraumba, ahol a két nyaláb összeütközik. A tudósok számításai szerint megfelelő beállítással akár százezer elektron-pozitron párt tudnak létrehozni.

A híradások szerint az elektron és pozitron előállításához két nagy teljesítményű lézerre és tökéletes vákuumra van szükség. Ilyen rendszer egy adott helyen pillanatnyilag sehol sincs, de a részleteiben nem publikált koncepció máris felkeltette a tudóstársak érdeklődését, így Pike reményei szerint egy éven belül mégis sor kerülhet a fotonok ütköztetésére. A The Guardiannek nyilatkozó brit fizikus szerint több olyan hely is van a világon, ahol némi fejlesztés árán elvileg megvalósítható az elgondolás.

Az egyik ilyen a New York állambeli Rochesterben található, 1970 óta működő Omega lézer, a másik a nukleáris fegyverek kutatását segítő aldermastoni Orion lézer. Az elképzelés valóban ígéretes, hiszen ma még elképzelhetetlen távlatokat nyitna egy olyan berendezés, amely fényből anyagot állítana elő. Egy ilyen eszköz segítségével a szub atomi részecskék viselkedését is pontosabban megérthetnénk.

Andrej Seryi, az Oxford Egyetem John Adams Intézetének igazgatója a brit lapnak a következőt mondta: „Csodálatos arra gondolni, hogy anyagból energiát, energiából anyagot készíthetünk. Vajon képesek leszünk-e a jövőben arra, hogy ezeket a formákat egymásba alakítsuk?” Pike szerint az első sikeres kísérletre legfeljebb egy évet kell várni.

Nincs új a nap alatt?

Ezt a folyamatot már régen megfigyelték – értékelte a bejelentést Horváth Dezső részecskefizikus, az MTA Wigner Természettudományi Kutatóközpont professor emeritusa. Az elektron-pozitron ütköztetőknél például ez a folyamat adja a legnagyobb háttérsugárzást. Amikor a nagy energiájú elektron és pozitron egymás terében szóródik és továbbrepül, akkor fotonokat lőnek ki, amelyek egymással kölcsönhatva, úgyszólván összeolvadva nemcsak elektron-pozitron párt, hanem különféle egyéb részecske és antirészecske párt keltenek. Ezt azzal magyarázzák, hogy a foton nagyon rövid időre részecske és antirészecske párrá tud alakulni. Ami ebben a bejelentésben igazán új, az az, hogy nem fotonokból, hanem izolált fotonnyalábok kölcsönhatásából képződnek a részecskék.

Bejelentkezés
Bejelentkezés Bejelentkezés Facebook azonosítóval

Regisztrálok E-mail aktiválás Jelszóemlékeztető

Tisztelt Olvasó!

A nol.hu a továbbiakban archívumként működik, a tartalma nem frissül, és az egyes írások nem kommentelhetőek.

Mediaworks Hungary Zrt.