Вчені планують провести експеримент, в ході якого частинки світла будуть перетворені у частинки матерії
Група вчених з інституту Макса Планка, Німеччина, і Імперського коледжу, Великобританія, планують незабаром провести експеримент, результати якого зможуть послужити підтвердженням однією з гіпотез в області електродинаміки, яка стверджує те, що частинки матерії можуть бути створені з частинок світла. Ця гіпотеза була висунута близько 80 років тому двома американськими фізиками, Грегорі Брейтом (Gregory Breit) і Джоном Арчібальдом Уілер (John Archibald Wheeler), які припустили, що зіткнення двох чи більшої кількості високоенергетичних фотонів повинні привести до народження пари електрон-позитрон, яка отримала назву пара Брейта-Уїлера.
Вчені спробують зробити на світло пари Брейта-Уїлера за допомогою двоетапного процесу. На першому етапі в прискорювачі буде здійснено розгін променя електронів майже до швидкості світла. Ці електрони вдарять в мішень, що представляє собою пластину з чистого золота товщиною в кілька міліметрів. Зіткнення високоенергетичних електронів з атомами золота призведе до вивільнення кінетичної енергії електронів у вигляді фотонів гамма-випромінювання.
Отриманий потік гамма-фотонів буде сфокусований і спрямований за допомогою магнітного поля, яке послужить ще й фільтр, який відсіює будь-які утворилися при зіткненнях пари електрон-позитрон. Сфокусований і очищений промінь фотонів буде направлений в обсяг так званої "западини" (hohlraum), що представляє собою реалізацію абсолютно чорного тіла, де фотони перетворюються в сверхвозбужденные фотони теплового інфрачервоного світла. В обсяг цієї "западини" буде направлений світло ще одного лазера, що призведе до маси зіткнень фотонів і що стане джерелом народження безлічі пар Брейта-Уїлера. Вчені очікують, що при використанні променя електронів з енергією до 2 Гев, і променя лазера з енергією 400 ев, їм вдасться отримати більше 100 тисяч пар Брейта-Уїлера в секунду.
Якщо запланований експеримент буде реалізований, то це стане першим в історії науки випадком створення фотонного коллайдера. Слід зауважити, що створення такого коллайдера можлива і без використання прискорювача частинок. У цьому випадку такий колайдер можна буде побудувати в будь-якій фізичній лабораторії, але рівні енергії, якими він буде оперувати, і одержувані результати будуть набагато скромніше.
У разі вдалого проведення експерименту в фотонном колайдері, отримані в його ході дані можуть послужити поштовхом для досліджень у нових напрямках квантової електродинаміки. Це допоможе вченим краще розібратися в процесах, які відбувалися в перші 100 секунд часу з моменту Великого Вибуху. І найголовніше, підтверджена гіпотеза Брейта-Уїлера може стати заключній теорією з семи теорій, що описують найпростіші способи взаємодії світла і матерії, які принесли своїм творцям звання Лауреатів Нобелівської премії в галузі фізики.