Bir foton hızlandırıcının yardımıyla İngiliz fizikçiler, Breit-Wheeler teorisine dayalı olarak ışıktan madde yaratmak istiyorlar.
Londra (İngiltere) 1934’te fizikçiler Gregory Breit ve John Wheller, ışığı maddeye dönüştürmek için teorik bir olasılık geliştirdiler. Bunu yapmak için, foton denilen sadece iki hafif parçacığın birbiriyle çarpışması gerekir. Teorik tahminlere göre, bu süreç bir elektron ve bir pozitron üretmelidir.
Bu tahmin artık kuantum elektrodinamiğinin yedi temel teorik öngörüsünden biridir. Breit-Wheller teorisi olarak da bilinen etki henüz doğrulanmadı. Bunun ana nedeni, deneyin şu anda en güçlü lazerlerin bile üretemeyeceği kadar yüksek bir foton yoğunluğu gerektirmesidir.
Nature Photonics dergisinde, Imperial College London’dan Oliver Pike ve meslektaşları, Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü’nden meslektaşları ile birlikte, Breit-Wheeler teorisinin bir deneyde kanıtlanabileceği bir yolu anlatıyor.
Mevcut teknoloji kullanılarak inşa edilmesi gereken deney için bir foton hızlandırıcı gerekiyor. Hızlandırıcı daha sonra Büyük Patlama’dan sonraki ilk 100 saniyeye çok benzer bir süreci yeniden oluşturacaktır.
Deney için öncelikle bir lazer yardımıyla son derece yüksek enerjili bir elektron ışını üretilmelidir. Elektronlar, neredeyse ışık hızında bir som altın parçasına fırlatılır. Bu işlem sırasında, gama radyasyonu şeklinde salınan bir fren radyasyonu oluşur. Ortaya çıkan enerji yoğunluğu, görünür ışığın enerji yoğunluğundan yaklaşık bir milyar kat daha fazladır.
İkinci aşamada, ikinci bir altın parçasındaki küçük bir boşluk, yüksek güçlü bir lazerle ısıtılarak boşluğun vakumunda fotonla dolu bir radyasyon alanı yaratılıyor. Yüksek enerjili foton ışını daha sonra bu alana hizalanır.
Pike ve ekibine göre, o zaman olan şey tam olarak Breit-Wheller teorisinin öngördüğü şeydir: elektron ışınının fotonları ve radyasyon alanının fotonları çarpışarak elektron ve pozitron çiftlerinin oluşmasına neden olur. Bunlar daha sonra dedektörlerle tespit edilebilir. Hesaplamalara göre, vakum boşluğunun boyutuna bağlı olarak, deney başına 100 ila 10.000 parçacık çifti oluşturmak için 100 milyon fotonluk bir fren jeti yeterli olmalıdır.
Artık teorik fizikçiler Breit-Wheller teorisinin nasıl ispatlanabileceğini göstermiş olduklarına göre, deneyi kurmak ve laboratuvarda ilk kez ışıktan madde yaratmak pratik fizikçilere kalmıştır. “Teori basit bir konsepte dayansa da deneysel olarak doğrulamak şimdiye kadar çok zor oldu. Ancak artık bir foton hızlandırıcı fikrini deneyi gerçekleştirebilecek şekilde hayata geçirmeyi başardık.” Nispeten kolay bir şekilde ve bugün zaten var olan teknolojiyle bu hale gelebiliriz,” diye bitiriyor Pike.