Антиматерия — необычный материал. Удар обычной битой по бейсбольному мячу из антиматерии приведет к взрыву света. Найти это вещество можно только в самых отдалённых уголках Вселенной, на Земле его почти нет. Впрочем, учёные приблизились к созданию антиматерии прямо из воздуха с помощью лазера.
Как это делается? Дело в том, что, когда электроны движутся туда-сюда, свет выделяется — чем быстрее, тем больше. Правильный способ заставить это происходить — взрыватьМощные лазерные импульсы ускоряют электроны почти до скорости света, генерируя пучки гамма-лучей. Гамма-лучи схожи с рентгеновскими лучами, применяемыми в медицинских кабинетах или на аэропортовых контрольных точках, но обладают большей энергией. При этом их размеры значительно меньше: луч такой же острый и тонкий, как игла для шитья.
Столкновение гамма-лучей, генерируемых электронами, может порождать пары частиц материи и антиматерии — электрон и позитрон. Ученые из Лиссабонского университета предложили более эффективный способ создания таких пар. Результаты их исследований… опубликованы в журнале American Physical Society.
Создали оптическую ловушку, ограничивающую передвижение электронов после испускания гамма-лучей. Электроны ловятся и вновь поражаются мощными лазерными импульсами, генерируя больше гамма-лучей и увеличивая количество пар частиц.
Четыре лазера, расположенные в одной плоскости и направленные в одну точку, образуют ловушку. Пересекаясь, они создают двумерную волну с электрическими полями. В центре находится нанопроволока, намного тоньше человеческого волоса. Электроны удаляются с проволоки и ускоряются до скорости, близкой к скорости света. В волне электроны теряют большую часть энергии, излучая свет, и разгоняются снова. Фотоны производят пары электронов и позитронов, попадающие в ловушку. Этот процесс создает плотную плазму электронов и позитронов, которая преобразует большую часть лазерной энергии в гамма-лучи.
По мнению ученого, повторение процесса приводит к появлению новых пар в так называемом каскаде. Продолжается процесс до тех пор, пока созданные частицы не станут достаточно плотными. Исследователи полагают, что эти каскады происходят естественным образом в удаленных уголках Вселенной. Например, быстро вращающиеся нейтронные звезды, называемые пульсарами, обладают чрезвычайно сильными магнитными полями — в триллион раз более мощными, чем магнитные поля на Земле.
Изучение каскадов в лаборатории прольетРаскрытие тайны астрофизической плазмы в экстремальных условиях позволит применять излучение с промышленной и медицинской целью. Учёные настаивают на продолжении исследований, чтобы обнаружить более доступные и эффективное источники для широкого применения.