Китай на грани прорыва лазерной материи

Инновации в лазерной индустрии

Учёные на станции «Экстремального света» говорят, что их лазер будет достаточно мощным, чтобы производить материю и антиматерию непосредственно из космического вакуума, что позволит нам наблюдать в лаборатории тот же процесс, который предположительно породил Вселенную.

Ядерное оружие уже показало, что можно преобразовать материю в большое количество тепла и света, но сделать это наоборот.  Преобразовать тепло и свет в материю, гораздо сложнее — но это именно то, чего надеются достичь лаборатории в Китае и Великобритании.

Если намеченная цель будет достигнута, это может открыть целую новую отрасль физики, называемую ядерной фотоникой, полную технологических возможностей, невообразимых до сих пор.

Согласно отчёту Explica.co,  станция, которую Китай разрабатывает в Шанхае с 2018 года, добилась значительного прогресса в своей цели производства лазеров настолько мощных к 2023 году, что они могли бы пробивать пустое пространство и создавать материю.

Экстремальная световая станция (СЭЛ) – это лазерная установка, предназначенная для производства лазера с максимальной мощностью 100 петаватт (один петаватт равен тысяче триллионов ватт), цель, которой как ожидается, будет достигнута в течение двух лет.

«После завершения строительства, лазер станет самым мощным на Земле, с мощностью в 10 000 раз большей, чем у всех электрических сетей в мире вместе взятых, и с интенсивностью в 10 триллионов раз большей, чем у солнечного света» — говорится в докладе.

Лазер будет достаточно мощным, чтобы производить материю и антиматерию непосредственно из космического вакуума, что позволит нам наблюдать в земной лаборатории тот же процесс, который предположительно породил Вселенную.

Эта технология основана на том, что вакуум никогда не бывает по-настоящему пустым: он подобен пруду, заполненному парами электронов и позитронов (частиц материи и антиматерии), которые время от времени всплывают на поверхность (существование), хотя и аннигилируют друг с другом, как только они образуются.

В докладе говорится, что лазер может вмешаться в этот процесс и отделить частицы материи и антиматерии до их столкновения.

Затем вы можете заставить их обоих испускать гамма-лучи и генерировать больше электронов и позитронов. Этот шквал новых частиц и излучения может быть обнаружен, когда он приобретет достаточную плотность.

Лазер, таким образом, преуспел бы в создании частиц и античастиц, как если бы они возникли из ниоткуда: он продемонстрировал бы, что свет может вытягивать частицы материи и антиматерии из пустого пространства, явление, известное как «разрыв вакуума».

Согласно Guardian, первоначальная идея была записана двумя американскими физиками, Грегори Брейтом и Джоном Уилером, в 1934 году.

Они выяснили, что очень редко – две частицы света, или фотоны, могут объединиться, чтобы произвести электрон и его эквивалент антиматерии, позитрон.

Электроны – это частицы материи, которые образуют внешние оболочки атомов в повседневных предметах вокруг нас.

Но Брейт и Уилер не ожидали, что их теория будет доказана в ближайшее время.

В своем исследовании, физики отметили, что этот процесс был настолько редким и трудным для производства, что было бы «безнадежно пытаться наблюдать образование пар в лабораторных экспериментах».

Если операция будет успешной, то она непосредственно создаст и измерит квантовые свойства вакуума здесь, на Земле.

Это также покажет, что материя и энергия взаимозаменяемы в любом направлении, как это было выдвинуто Эйнштейном в его знаменитом уравнении.

Физики из Имперского колледжа Лондона также утверждают, что им удалось решить эту проблему, с помощью мощных лазеров и другого оборудования, доступного сейчас учёным.

«Мы показали в принципе, как можно сделать материю из света» – сказал Стивен Роуз в «Империале». «Если вы проведете этот эксперимент, то возьмёте свет и превратите его в материю».

В статье , опубликованной в журнале Nature Photonics, британские учёные описывают, как они могли бы превратить свет в материю с помощью ряда отдельных шагов.

После завершения строительства, лазер станет самым мощным на Земле, с мощностью в 10 000 раз большей, чем у всех электрических сетей мира вместе взятых, и с интенсивностью в 10 триллионов раз большей, чем у солнечного света.

Экстремальная световая станция

Первая стадия запускает электроны в сляб золота, чтобы произвести пучок фотонов высокой энергии.

Затем они стреляют высокоэнергетическим лазером в крошечную золотую капсулу, называемую hohlraum, от немецкого «пустая комната».

Это производит свет такой же яркий, как и свет, испускаемый звездами.

На заключительном этапе они посылают первый луч фотонов в хольраум, где два потока фотонов сталкиваются.

Расчёты учёных показывают, что установка сжимает достаточное количество частиц света с достаточно высокими энергиями в достаточно малом объёме, чтобы создать около 100 000 электрон-позитронных пар.

Этот процесс является одним из наиболее впечатляющих предсказаний теории квантовой электродинамики (КЭД), разработанной в преддверии Второй мировой войны.

«Вы можете назвать это самым драматическим следствием КЭД, и это ясно показывает, что свет и материя взаимозаменяемы» – сказала Роуз the Guardian.

Британские учёные надеются продемонстрировать этот процесс в ближайшие 12 месяцев.

Во всяком случае, и британские, и китайские научные коллективы не стоят на пороге машины, способной создавать повседневные предметы из внезапного взрыва лазерной энергии — до сих пор эта реальность существует только в научной фантастике.

Скорее, та материя, которую они стремятся создать, приходит в виде субатомных частиц, невидимых невооруженным глазом.

Андрей Серый, директор Института Джона Адамса при Оксфордском университете, сказал: «Захватывает дух от мысли, что вещи, которые мы считали не связанными, на самом деле могут быть преобразованы друг в друга: материя и энергия, частицы и свет. Сможем ли мы в будущем преобразовывать энергию во время и наоборот?»

Новость о том, что Китай на грани прорыва лазерной материи, подготовлена Порталом PRC.TODAY, по материалам корреспондента информационного агентства Asia Times – Дэйва Макичука