‎เว็บตรง สมการไอน์สไตน์ที่มีชื่อเสียงที่ใช้ในการสร้างสสารจากแสงเป็นครั้งแรก‎

‎เว็บตรง สมการไอน์สไตน์ที่มีชื่อเสียงที่ใช้ในการสร้างสสารจากแสงเป็นครั้งแรก‎

‎ โดย ‎‎ ‎‎ ‎‎Ben Turner‎‎ เว็บตรง‎‎ ‎‎ เผยแพร่เมื่อ ‎‎16 สิงหาคม 2021‎‎มีการใช้อนุภาคแสงที่ชนกันสองตัวเพื่อสร้างคู่สสารปฏิสสาร‎The STAR detector at Brookhaven National Laboratory detected the matter-antimatter pairs created by the colliding light.‎เครื่องตรวจจับ STAR ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรูคเฮเวนตรวจพบคู่สสารปฏิสสารที่สร้างขึ้นโดยแสงที่ชนกัน‎‎ ‎‎(เครดิตภาพ: ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรูคเฮเวน)‎‎ในการสาธิตที่น่าทึ่งของหนึ่งในสมการที่มีชื่อเสียงที่สุดของไอน์สไตน์นักฟิสิกส์อ้างว่าได้สร้างสสารจากแสงบริสุทธิ์เป็นครั้งแรก‎

‎สมการ E=mc2 ที่มีชื่อเสียง‎‎ของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์‎‎ บอกว่าถ้าคุณทุบโฟตอนที่มีพลังเพียงพอสองตัว 

หรืออนุภาคแสงเข้าหากัน คุณควรจะสามารถสร้างสสารในรูปแบบของอิเล็กตรอนและปฏิสสารตรงข้ามกัน ‎‎แต่กระบวนการนี้อธิบายครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Gregory Breit และ John Wheeler ในปี 1934 เป็นหนึ่งในสิ่งที่สังเกตได้ยากที่สุดในฟิสิกส์ – ส่วนใหญ่เป็นเพราะโฟตอนชนกันจะต้องเป็นรังสีแกมมาที่มีพลังสูงและนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถทําเลเซอร์รังสีแกมมาได้ การทดลองทางเลือกได้แสดงให้เห็นว่าเรื่องที่ผลิตจากโฟตอนหลาย, แต่ไม่เคยในทางหนึ่งไปหนึ่งที่จําเป็นในการพิสูจน์ผลสรุปมากที่สุด.‎

‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎8 วิธีที่คุณสามารถดูทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในชีวิตจริง‎

‎แต่นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรูคเฮเวนในนิวยอร์กตอนนี้เชื่อว่าพวกเขาได้พบวิธีแก้ปัญหา เมื่อใช้ Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) ของห้องปฏิบัติการทําให้พวกเขาสามารถผลิตการวัดที่ตรงกับการคาดการณ์อย่างใกล้ชิดสําหรับการกระทําที่เปลี่ยนแปลงแปลก ๆ‎

‎”ในบทความของพวกเขา Breit และ Wheeler ตระหนักแล้วว่าสิ่งนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะทํา” Zhangbu Xu นักฟิสิกส์ของ Brookhaven Lab ‎‎กล่าวในแถลงการณ์‎‎ “เลเซอร์ยังไม่มีอยู่จริง! แต่ Breit และ Wheeler เสนอทางเลือก: เร่งไอออนหนัก และทางเลือกของพวกเขาคือสิ่งที่เรากําลังทําที่ RHIC”‎

‎แทนที่จะเร่งโฟตอนโดยตรงนักวิจัยเร่งไอออนสองตัว – นิวเคลียส‎‎อะตอม‎‎ถอดอิเล็กตรอนของพวกเขาและดังนั้นจึงมีประจุบวก – ในวงใหญ่ก่อนที่จะส่งพวกเขาผ่านกันในการชนใกล้ เนื่องจากไอออนมีประจุอนุภาคที่เคลื่อนที่ใกล้กับความเร็วของแสงมากพวกเขาจึงมีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าติดตัวไปด้วยซึ่งภายในเป็นพวงของโฟตอน ‘เสมือน’ ที่ไม่ค่อยเป็นจริง “เดินทางด้วย [ไอออน] เหมือนเมฆ” Xu อธิบาย‎

‎อนุภาคเสมือนเป็นอนุภาคที่โผล่ออกมาในการดํารงอยู่เพียงสั้น ๆ เป็นรบกวนในทุ่งที่มีอยู่ระหว่างอนุภาค

จริง พวกเขาไม่มีมวลเช่นเดียวกับคู่จริงของพวกเขา (ซึ่งแตกต่างจากคู่จริงของพวกเขาที่ไม่มีมวลโฟตอนเสมือนมีมวล) ในการทดลองนี้เมื่อไอออนซิปผ่านกันในการพลาดใกล้เมฆสองของโฟตอนเสมือนของพวกเขากําลังเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วพวกเขาทําราวกับว่าพวกเขาเป็นจริง อนุภาคเสมือนที่ออกฤทธิ์จริงชนกัน – ผลิตคู่อิเล็กตรอนโพซิตรอนจริงมากที่นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบ ‎

‎เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง‎

‎-‎‎สมการทางคณิตศาสตร์ที่สวยที่สุด 11 สมการ‎

‎-‎‎แกลเลอรี่: ดูภาพถ่ายสมองของไอน์สไตน์‎

‎—‎‎6 วิธีที่อัลเบิร์ตไอน์สไตน์ต่อสู้เพื่อสิทธิพลเมือง‎

‎เพื่อเป็นการสังเกตที่แท้จริงของกระบวนการ Breit-Wheeler หรือเป็นจริงที่สุดโดยใช้อนุภาคเสมือนนักฟิสิกส์ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าโฟตอนเสมือนของพวกเขามีพฤติกรรมเหมือนจริง ในการตรวจสอบพฤติกรรมของโฟตอนเสมือนจริงนักฟิสิกส์ตรวจพบและวิเคราะห์มุมระหว่างคู่อิเล็กตรอนโพซิตรอนมากกว่า 6,000 คู่ที่ผลิตโดยการทดลองของพวกเขา‎

‎เมื่ออนุภาคจริงสองอนุภาคชนกันผลิตภัณฑ์รองควรผลิตในมุมที่แตกต่างจากที่ทําโดยอนุภาคเสมือนสองอนุภาค แต่ในการทดลองนี้ ผลิตภัณฑ์รองของอนุภาคเสมือนกระเด้งออกมาในมุมเดียวกับผลิตภัณฑ์รองจากอนุภาคจริง ดังนั้นนักวิจัยสามารถตรวจสอบได้ว่าอนุภาคที่พวกเขาเห็นมีพฤติกรรมราวกับว่าพวกเขาทําโดยการโต้ตอบที่แท้จริง พวกเขาประสบความสําเร็จในการสาธิตกระบวนการ Breit-Wheeler‎

‎นักวิจัยยังวัดพลังงานและการกระจายมวลของระบบ “พวกเขาสอดคล้องกับการคํานวณทฤษฎีสําหรับสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับโฟตอนจริง” แดเนียลบรันเดนเบิร์กนักฟิสิกส์ที่บรูคเฮเวนกล่าวในแถลงการณ์‎

‎อย่างไรก็ตามแม้ว่าพวกเขาดูเหมือนจะมีพฤติกรรมเหมือนอนุภาคจริงโฟตอนเสมือนที่ใช้ในการทดลองยังคงเป็นเสมือนอย่างปฏิเสธไม่ได้ สิ่งนี้ทําให้เกิดคําถามว่าการทดลองนี้เป็นการสาธิตที่แท้จริงของกระบวนการ Breit-Wheeler หรือไม่ แต่ก็ยังเป็นขั้นตอนแรกที่สําคัญจนกว่านักฟิสิกส์จะพัฒนาเลเซอร์ที่ทรงพลังพอที่จะแสดงกระบวนการด้วยโฟตอนจริง‎

เว็บตรง