Odtworzyliśmy materię w świetle Wielkiego Wybuchu

Prawie 115 lat temu Einstein Opublikował bardzo krótki artykuł, w którym udowodnił to zgodnie ze swoją teorią na temat Względność, Ten światło może przekazaćdezaktywacja z Rzecz, co w nowoczesnych terminach oznacza, że ​​a energia równoważny Masa. Tak więc jego rozumowanie doprowadziło do słynnego wzoru E = mc². Możemy znaleźć Ten artykułi wiele innych w związku z rozwojem zarówno szczególnej teorii względności, jak i teorii ogólna teoria względności, w słynnej książce wydanej przez Dover: Zasada względności.

Możemy więc myśleć, że możemy stworzyć światło z masy i odwrotnie.

W pierwszym przypadku fizycy, tacy jak Arthur Eddington i Jean Perrin, wkrótce podejrzewali, że jest to klucz do energii Soleil. I tak od 1919, a następnie w 1921 w pierwszym artykule pt Materia i światłoPerrin ilustruje tę ideę, sugerując, że Słońce i inne… gwiazdy świeciło przez fuzję atomy wodorowy. Eddington doszedł mniej więcej w tym samym czasie do tych samych wniosków, popartych eksperymentami spekrtometria masy Brytyjski rodak, Nagroda Nobla chemia Francisa Astona.

Rozwój kwantowej teorii pola pod koniec lat dwudziestych i na początku lat trzydziestych umożliwi udowodnienie, że drugi proces, tworzenie materii ze światła, jest również ważny. Zadziwiającą wersję tego procesu przewidzieli w 1934 Gregory Brett i John Wheeler, wytwarzając pary elektronu i pozytonu przez zderzenia Fotony I jak wyjaśniła Futura w poprzednim artykule poniżej, ten proces musiał zajść w trakcie wielka eksplozja.

Ciężkie jony zderzają się, by odtworzyć Wielki Wybuch

Dziś członkowie Laboratorium Narodowe w Brookhaven W Stanach Zjednoczonych praca ze Zderzaczemjony Relative Heavy Duty (RHIC) i jego detektor gwiazd (dla elektromagnes torowy za RHIC) artykuł dostępny w otwartym dostępie pod adresem arXiv Ogłosili w nim, że konkretnie zweryfikowali przewidywania Breita i Wheelera, korzystając ze strategii, którą również opracowali.

Pierwotnie głównym celem naukowym Star było zbadanie składu i właściwości Plazma kwarkowo-gluonowa (QGP), zwany także Quagma, który musiał powstać podczas Wielkiego Wybuchu i być źródłem protonów i neutrony z’Wszechświat który będzie miał postać kropli płyn Chłodno z tej plazmy.

Aby je wytworzyć, fizycy przyspieszają ciężkie jony, a zwłaszcza jony złota, z prędkością bliską prędkości światła, co powoduje ich zderzenie. Wśród różnych procesów, które generują światło i inne cząstki w tych zderzeniach, fizycy odkryli, że w zderzeniach jonów złota istniał praktyczny sygnał, który wahał się przy 99,995% prędkości światła, sygnał, który pokazuje proces Bretta-Wheelera był prawdziwy.

W rzeczywistości jony te są przyspieszane, gdy każdy z nich otoczy się jakimś rodzajem chmury fotonów, a gdy te jony przechodzą blisko siebie, według obliczeń fizyków dochodzi do zderzeń między parami fotonów.

Ten sygnał został już zaobserwowany w Star.

Wielki Wybuch: tworzenie substancji ze światła w laboratorium

Artykuł autorstwa Laurent Sacco Opublikowano 22.05.2014

80 lat temu fizyczny Pochodzący z Rosji Gregory Brett i jego kolega z Ameryki John Wheeler spekulowali, że substancja ta może powstać w wyniku kolizji w Gaz czystych fotonów. Nikt jeszcze nie zweryfikował tego zjawiska bezpośrednio w laboratorium, które musiało mieć miejsce w pierwszych sekundach istnienia obserwowalnego wszechświata. Grupa fizyków uważa, że ​​w końcu znalazła sposób, w jaki eksperymentatorzy mogą teraz wypróbować technologię XXI wieku^NS stulecie.

W 1950 roku wielki Astro-fizyk język japoński Shushiro Hayashi Znajduje i naprawia błąd w logice George’a Gamowa i Ralph Alver Została opublikowana w słynnym artykule w 1948 roku, znanym dziś jako „ a B C „.związanych z produkcją przedmiotów na raz wielka eksplozja Jest to bardzo gęsty gaz neutronowy, który szybko się rozkłada Radioaktywność Beta kąpie się w protonach, elektronach i antyneutrinach w gazie fotonów. Hayashi wyjaśnia, że ​​jego koledzy (obecność Hansa Bethe na liście autorów tego artykułu była jedynie przejawem zamiłowania Gamowa do humoru, była to gra słów z greckimi literami) zignorowali proces przewidziany w 1934 roku przez Gregory’ego Bretta. oraz John Wheeler, który polega na wytwarzaniu par elektronu i pozytonu przez zderzenia fotonów.

Godne uwagi jest to, że podczas gdy procesy syntezy lekkich jąder podczas Wielkiego Wybuchu poprzez kombinacje neutronów i protonów zostały szeroko odtworzone w laboratorium, przewidywania Breita i kołodziej Jeśli chodzi o skład cząstek materii ze światła, nie można bezpośrednio zbadać eksperymentalnie. Nie oznacza to, że istnieje prawdziwy powód, by wątpić w jego autentyczność. W rzeczywistości teoretycznie podążają budowa ciała Najdokładniejsza i najlepsza weryfikacja, jaką zna człowiek, iElektrodynamika kwantowa, zwany także QED (skrót od .). Elektrodynamika kwantowa po angielsku). Istnieją różne procesy tworzenia i anihilacji z udziałem elektronów, pozytonów, fotonów i jąder, o których wiemy, jak powiązać je z celebrytami. Diagramy Feynmanaktóre zostały zaobserwowane eksperymentalnie.

Antymateria światła

Jednym z takich procesów jest tworzenie pary pozyton-elektron z fotonu w pobliżu jądra. To jest słynny proces Bethe-Heitler. Wiemy więc, że rzeczywiście można stworzyć substancję ze światła, ale co wyróżnia proces Breita-Wheelera Spośród tych z Domu Hitlera, pierwszy może wystąpić w przestrzeni początkowo pozbawionej materii, podczas gdy drugi wymaga obecności naładowanych cząstek. Nawet dzisiaj, jak wierzą Brett i Wheeler, percepcja i obserwacja na Ziemi przemiany pary fotonów zderzających się w próżni w parę naładowanych cząstek, takich jak Elektron i jeden pozyton Eksperymentatorom było to bardzo trudne.

Ale artykuł opublikowany niedawno w Fotonika przyrody przez grupę fizyków zImperial University of London Sugeruje, że może się przydać, jeśli zostanie wykonany poprawnie. Naukowcy badali fizykę plazmy w ramach swoich badań nad kontrolowana fuzja Kiedy przypadkowo odkryli, ku swojemu zdziwieniu, protokół Bardzo obiecująca eksperymentalna obserwacja tworzenia par Breit-Wheeler (należy uważać, aby nie pomylić przekroju Breit-Wheeler tej produkcji z rozkładem Breit-Wigner, który wskazuje na coś zupełnie innego).

Zderzacz fotonów w salonie

Oto przepis. Najpierw musimy zacząć generować przepływ promienie gamma kondensator. W tym celu wiązka laser Kondensator służy do przyspieszania elektronów prawie do prędkości światła. Elektrony te mają energię 2 . GV Który jest jednym z członków super zespołu rekrutacyjnego, tworzy wiązkę skierowaną na nieruchomy złoty cel o średnicy około 5 mm. Przechodząc w pobliżu jąder złota, elektrony są zatrzymywane przez pole Elektryczność tych jąder, a tym samym tracą energię w postaci fotonów gamma, zgodnie z procesem in CO BYŁO DO OKAZANIA które nazywamy bremsstrahlung (Co oznacza „promieniowanie hamowania” w języku niemieckim).

z pola magnetyczne Fotony gamma w pobliżu jąder złota są następnie odchylane od fotonów gamma w pobliżu jąder złota, pozostawiając na wyjściu urządzenia jedynie wiązkę prawie czystych fotonów gamma. Wiązka ta następnie wchodzi do komory wypełnionej kąpielą niskoenergetycznych fotonów termicznych i wytwarza promieniowanie z czarne ciało. Pamiętajmy, że hohlraum (niemieckie słowo ogólnie odnoszące się do „wydrążonego obszaru” lub wnęki) to urządzenie, które zawiera wnęki jako poprzedniki używane w eksperymentach z promieniowaniem. czarne ciało, ale jest również używany w dzisiejszych czasach do eksperymentów na Fuzja inercyjna.

Według obliczeń naukowców pojedynczy impuls laserowy powinien przyspieszyć elektrony do 4 G w około 100 000 pozytonów w galaktyce. Eksperyment byłby szybko osiągalny przy użyciu nowoczesnych środków technologicznych i powinien umożliwić zweryfikowanie, czy dobrze rozumiemy, co wydarzyło się w pierwotnym wszechświecie kilka sekund do kilku minut później. czas na deskę. Musimy również być w stanie zrozumieć znaczenie niektórych zaawansowanych modeli do wyjaśnienia wybuchy gamma lub supernowe.