科学家模拟实验:将光转为物质

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【大纪元2014年05月23日讯】(大纪元记者王明编译报导)物理学界最知名的公式E=MC²意味着能转换成物质,但是科学家至今才找到一种简易方法,可望在一年内使这种转换形式常规地在地球上出现。这个新概念是依据80年前的理论主张,运用一种新型光子对光子的对撞机,把光转换成物质。

运用80年前的研究取向模拟实验

据NBC新闻网报导,爱因斯坦这个质能转换公式表明,少量物质可产生巨大能量,这由核武器和分裂反应炉(fission reactors)的科技发展获得了证实。相反地,这也意味着要用庞大数量子(光基本粒子)的能量,才能得到极少量的物质。

物理学家布莱特(Gregory Breit)和惠勒(John Wheeler)在1934年提出,理论上,光转换成物质是可行的,但难以在实验室里证明这个理论。然而,英国伦敦帝国学院(Imperial College London)的科学家却在将近80年后的今天,成功地想出在实验室中将光转换成物质的方法。

这个实验设计的新概念是:利用高强度的激光(雷射光),把电子加速至接近光的速度,然后撞击一块金板,激发出能量强过可见光十亿倍的光束。同时,另一道激光束则被送入一个小而中空的黄金容器内部的浅薄表层上,这种容器被称为空腔(hohlraum)。此容器内除了形成高能量热辐射场外,内部也充斥着光子。

接着,再将光束导入容器中央,让这两种来源的光子相互碰撞,其中一部分会变成一双双的电子-正电子对(pairs of electrons and positrons)。物质探测器便可撷取朝容器外飞出的物质和反物质粒子讯号。

这个实验的关键在于空腔,加州武器实验室“国家点燃设施”(National Ignition Facility)的激光核聚变实验(laser fusion experiments),就是使用这种容器。

伦敦帝国学院研究人员派克(Oliver Pike)说:“在寻找传统核聚变能源研究以外的空腔应用方法时,我们惊奇地发现,这个空腔提供了成立完美光子对撞机的各种条件。”

光转换物质实验结果 科学家充满好奇

这个实验的目的在于让物理学家在光和物质相互转换的过程之中,发现可能的基本方式。研究人员强调说,这可以重建宇宙诞生头两分钟之前已存在的各项条件,这些条件在能量超强的伽玛射线爆发(gamma-ray bursts)期间出现。这也可以让未经检验的E=MC²公式,得到更进一步确认。

此外,此实验亦蕴含了另一项意义:如果科学家和工程师可以将物质转换成光,并利用这个过程制造核能,那么把光变成物质的话,又会得到什么神奇的结果呢?

科学家希望在一年内成功展示光变成物质的过程,这将是首次展示这个过程的实验。

(责任编辑:陈俊村)

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