Потужний лазер виробив антиматерію із вакууму

Published: 23/05/2024 in Новини by Editor-in-Chief.

Південнокорейські фізики створили рекордно потужний лазер, інтенсивність спалахів випромінювання якого досягла рівня, що дозволяє «витягувати» частинки антиматерії з порожнечі вакууму. Про це у четвер повідомила прес-служба Інституту фундаментальних наук (IBS) із посиланням на статтю в журналі Optica.

«Вихід на цю потужність дозволить нам розпочати експериментальне вивчення багатьох областей фізики, у тому числі квантової електродинаміки сильних полів, які в минулому залишалися долею теоретиків. Крім того, ці досліди допоможуть нам розкрити природу багатьох астрофізичних явищ та створити нові джерела частинок, придатні для лікування раку», — заявив професор IBS Нам Чхан-хі, слова якого наводить прес-служба інституту.

Як вважають вчені, вакуум не можна назвати абсолютно порожнім і неживим простором. Насправді, як про це говорять закони квантової фізики, він заповнений безліччю пар віртуальних частинок і античастинок, що безперервно народжуються і зникають. Розрахунки вчених показують, що цей «квантовий шум» має впливати на поведінку решти всіх об’єктів мікро- і макросвіту.

П’ять років тому російські фізики виявили, що квантову природу вакууму можна використовуватиме вивчення того, як взаємодіють один з одним світло і матерія, в тому числі й для виробництва практично необмеженої кількості позитронів, найпростіших частинок антиматерії. Для цього достатньо направити промінь надпотужного лазера на тонкий лист металевої фольги, взаємодії між якими призведуть до формування потоку позитронів.

Фізика високих енергій

У недавньому минулому, як зазначають професор Нам Чхан-хі та його колеги, практична перевірка цієї ідеї була неможливою, оскільки для цього необхідний лазер, інтенсивність імпульсів яких становить близько мільйона ексаватт на один квадратний сантиметр. Це значення було приблизно на два порядки вище, ніж потужність яскравих лазерів, створених провідними науковими колективами в останні десятиліття.

Корейським фізикам вдалося наблизитися до вирішення цієї проблеми, створивши нову версію надпотужного лазера CoReLS, який встановив у 2017 році один з останніх світових рекордів за потужністю тривалих спалахів та інтенсивності надкоротких імпульсів світла.

Вчені істотно змінили роботу цієї установки, змінивши систему накачування лазера і встановивши в нього нові, більш ефективні версії дзеркал, що деформуються, що дозволяють «стискати» імпульси світла і одночасно підвищувати їх інтенсивність. Такий підхід дозволив фізикам підвищити потужність лазера приблизно на порядок і вийти на рівень, що дозволяє проводити досліди щодо перетворення світла на матерію та вивчення взаємодій між ними.

Зокрема, найближчим часом професор Нам Чхан-хі та його колеги планують застосувати цю установку для вивчення того, як виникають космічні промені високих енергій, які є важкими частинками, розігнаними до навколосвітніх швидкостей внаслідок взаємодій з магнітними полями та частинками світла. Поки вчені не можуть точно сказати, де і як вони виникають, і досвід на CoReLS, як сподіваються фізики, дадуть відповідь на це питання.