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
