-
30 януари 2025 17:56
- 1280
- 3

Лазерите с висока мощност трансформираха начина, по който изследователите наблюдават екстремните физични явления, прекрачвайки границите на квантовата физика и астрофизиката.
Когато се фокусират почти до дифракционния си лимит, те генерират електромагнитни полета с огромна сила.
Подобни полета не само позволяват ускоряването на енергийни частици, но също така правят възможно и изследването на процеси, които обикновено се срещат само в най-крайна среда. Например - създаването на електрон-позитронни двойки —феномен, който доскоро беше ограничен в рамките на създаване на определени астрофизични условия като магнитосферите на пулсари.
При лазерни интензитети, надвишаващи 10²³ W/cm², квантово електродинамичните (QED) ефекти стават нелинейни.
Един от най-завладяващите процеси е процесът на Брейт-Уилър, при който гама-фотони се сблъскват и създават двойки материя-антиматерия, по-конкретно електрони и позитрони.
Брейт и Уилър смятали, че сблъсъкът на фотони ще доведе до създаването на електрон-позитронни двойки – този мислен експеримент е получил наименованието процес на Брейт–Уилър. Учените твърдели, че не се и надяват някой да провери теорията им лабораторно, тъй като за експеримента се изисква и участието на масивни частици с високи енергии.
Докато нелинейното създаване на двойки с интензивни лазери е било наблюдавано, линейният процес на Брейт-Уилър, който изисква два реални фотона да взаимодействат помежду си, остава неуловим в лабораторни условия. Този процес е рядък заради малката си сечка, като изисква високи фотонни потоци за успешното му наблюдение.
Създаването на тези условия изисква включването на иновативни експериментални конфигурации. Лазерни съоръжения с висока интензивност, като Extreme Light Infrastructure Beamlines и Apollon, предлагат безпрецедентни възможности за изследване на тези режими. Тези съоръжения позволяват генерирането на плътни изблици на гама-лъчи чрез сблъскващи се лазерни импулси, симулирайки астрофизични условия.
Последните постижения в областта на структурираните плазмени цели с размери в микрометровия мащаб са открили нови възможности за осъществяване на сблъсъци на фотони, които водят до създаване на електрон-позитронни двойки, пише thebrighterside.news.
Иновативни експериментални конфигурации
Концепция за пробив, предложена от екип, ръководен от Ютонг Хе от Университета на Калифорния, Сан Диего, демонстрира как структурирани плазмени цели, облъчвани от лазери, могат да създадат условия, при които линейният процес на Брейт-Уилър доминира.
Експерименталната конфигурация включва пластмасов блок, гравиран с микрометрови канали, преплитащи се в решетъчни структури. Лазери с висока мощност удрят този блок от противоположни страни, генерирайки облаци с високоенергийни електрони, които се ускоряват една към друга. Тези ускорени електрони излъчват гама-фотони при сблъсък, които след това се сблъскват помежду си, за да създадат електрон-позитронни двойки.
„Когато лазерните импулси проникват в пробата, всеки от тях ускорява облак от изключително бързи електрони“, обяснява Тома Тонциан от Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf в Германия. „Тези два облака електрони след това се състезават една към друга с пълна сила, като взаимодействат с лазера, който се разпространява в противоположната посока.“
Генерираните гама-фотони се сблъскват, като инициират процеса на Брейт-Уилър. Още по-впечатляващо е, че сблъсъкът създава магнитни полета, които заключват и ускоряват позитроните в тесни, струйни лъчи. На разстояние от само 50 микрометра позитроните могат да постигнат енергийни нива до един гигаелектронволт.
Бъдещи перспективи
Потенциалът на тази експериментална конфигурация надминава само наблюдението на процеса на Брейт-Уилър. Способността за конфиниране и ускоряване на позитрони има сериозни импликации за генерирането на антиматерия, която може да бъде използвана като модел за изследване на динамиката на астрофизични явления.
С развитието на тези методи се открива потенциал за постигане на по-дълбоко разбиране на най-необикновените условия във Вселената и основополагащите закони, които ги управляват.
Последвайте канала на
Свързани новини

Учените направиха квантовите изчисления по-точни
24 януари 202520:32

"Котката на Шрьодингер" може да се окаже "Светият граал" за квантовите компютри
17 януари 202516:02

Оракулите – ключът към тайните на квантовата ера
17 януари 202511:02

Технология, която ще промени света: квантовите компютри вече не са футуристична концепция
15 януари 202512:28

Ново измерение в квантовата механика: учени откриха фракционни екситони
10 януари 202515:38

Пробив в квантовата човешка телепортация
02 януари 202519:55

"Чип, който се захранва от ново състояние на материята": Сатя Надела провъзгласява Majorana 1 за квантовия пробив на Microsoft
20 февруари 202512:14

Физици пренесоха квантовото заплитане на макроравнище
12 февруари 202515:07

Финaнcoвитe инcтитyции дa cтapтиpaт ĸвaнтoвo ycтoйчиви aлгopитми още сега, съветват експерти
11 февруари 202514:08
Коментари 3
Добави
2025.01.30 | 18:27
Добави коментар
Водещи новини

Плевнелиев: Влизането в еврозоната е геополитически шанс за България
22 февруари 202510:07

МФ с позиция: В Бюджет 2025 не са заложени средства за закупуване на нов правителствен самолет
22 февруари 202509:10

Грешки в електронните рецепти блокирали достъпа на пациенти до лечение?
22 февруари 202509:54

Поредна измама: Този път с един от най-опитните офталмолози у нас
22 февруари 202507:48

Недостиг на кадри в шивашкия бранш
22 февруари 202509:04

Задържаха четирима за дрога и вейпове в София
22 февруари 202511:05

Информираният избор на онлайн потребителите ще поддържа оптимални цени на доставките
22 февруари 202508:10

Жестоки опашки за лифта в Банско. Туристи дори блокират движението
22 февруари 202509:36

Климатологът Симеон Матев: Ски сезонът ще бъде дълъг
22 февруари 202509:27
2025.01.30 | 20:53
2025.01.31 | 02:49