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实验运行将光变成物质

时间：2022-01-26 15:25:01 来源：

激光束聚焦的目标腔。图像：伦敦帝国理工学院

在英国的激光设备中，帝国物理学家正在测试一种已有84年历史的理论，该理论曾经被认为无法证明。

Breit-Wheeler过程的理论认为，通过将两个光（光子）粒子粉碎在一起以产生电子和正电子，应该有可能将光转变为物质。然而，过去的尝试为此需要添加其他高能粒子。

由史蒂芬·罗斯（Steven Rose）教授领导的伦敦帝国理工学院的物理学家提出了一种测试理论的方法，该理论在2014年不依赖于这些额外的附加条件，如今正在进行一项实验，希望将光直接转化为物质时间。

罗斯教授说：“这将是爱因斯坦著名的将能量和质量联系起来的方程式的纯粹证明：E = mc2，它告诉我们当物质转化为能量时会产生多少能量。我们正在做的事情是一样的，但却是倒退的：将光子能量转化为质量，即m = E / c2。”

来自帝国和耶拿在德国的实验家的集合。图像：伦敦帝国理工学院

该系统包括两个高功率激光束，它们用于产生要被砸在一起的光子。其中一个光子的能量约为产生可见光的光子的能量的1000倍，另一个光子的能量为1,000,000,000倍。

激光束聚焦在靶室内的两个单独的微小靶上，靶室内包含用于聚焦激光束的复杂光学器件和用于偏转带电粒子的磁体。团队将寻找碰撞后带电的正电子，以确认该过程是否成功。

目标室，带有用于聚焦光束的光学器件。图像：伦敦帝国理工学院

由Stuart Mangles博士和Rose教授领导的团队环顾了全世界，寻找合适的激光系统，但发现最适合在家的地方：位于牛津附近STFC卢瑟福·阿普尔顿实验室的中央激光设施的Gemini激光。

如果成功，他们将检测到正电子，但是在确认这些正电子是来自Breit-Wheeler程序而不是其他背景过程之前，他们必须对数据进行仔细的分析，证明将光转换为光子的成功。事情。

在实验中将光变成物质。图像：伦敦帝国理工学院

芒格斯博士说：“当格雷戈里·布雷特（Gregory Breit）和约翰·惠勒（John Wheeler）于1934年首次提出该机制时，他们使用了当时光与物质之间相互作用的新理论，即量子电动力学（QED）。尽管此后已经通过实验证明了对QED的所有其他基本预测，但从未见过“双光子Breit-Wheeler过程”。

“如果我们现在能证明这一点，我们将重新创建一个在宇宙的前100秒非常重要的过程，这在伽马射线爆发中也可以看到，伽马射线爆发是宇宙中最大的爆炸，也是物理学上最大的未解决的爆炸之一谜团。”

团队将使用的某些探测器来自欧洲核子研究组织，该团队希望利用学校的学生网络来帮助他们通过学校研究所（Rose教授是创始人之一）对数据进行分析。

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