ブログ | 知的好奇心ラウンジ

ブログ | 知的好奇心ラウンジ

知的好奇心なお散歩です

物理学者は「不可能」を試みようとしています - 光を物質に変えることです


ADVERTISEMENT/広告

f:id:Zzak:20200330152035j:plain

物理学者は「不可能」を試みようとしています - 光を物質に変えることです

( 図 ライト pxhere cc0)  (Fig.) アーティクル・イメージ

 

理論的には、光を物質に変えることが可能でなければなりません。実際には、「やったよりは簡単だ」というのは、控え目な言葉です。

プロセスが最初に理論化されてから84年後の今、一部の研究者は彼らがそれを行うことができると考えており、そして彼らは実験を開始しようとしています。

それはブライト-ウィーラー・プロセスと呼ばれ、E = mc2とすべて関係しています。

このプロセスが最初に記述されたのは1934年で、グレゴリー・ブライト(Gregory Breit)氏とジョンA.ウィーラー(John A. Wheeler)氏という物理学者のペアにより、フィジカル・レビュー(Physical Review)誌に掲載されました。

彼らの論文でブライト氏とウィーラー氏は、2つの光子 - 光の粒子 - を一緒に叩く場合、衝突によって陽電子と電子が発生することを提案しています。光から物質を作り出したでしょう。

これは簡単なことではありません。実際には、ブライト氏とウィーラー氏はそれが不可能であると考え、それが「実験室実験で対形成を観察しようとすると絶望的です。」と指摘しました。

最近の科学者達はもう少し楽観的で、実験的なセットアップでは、巨大な高エネルギー粒子(high-energy particles)の追加が必要でしたが、それはまだ実験室では見られませんでした。

インペリアル・カレッジ・ロンドン(Imperial College London)の研究者は、2014年に彼らの実験を考案しました。それは高エネルギー粒子の必要性を排除したものでした。そして今、彼らは最終的に実験を行っています。

「これは、エネルギーと質量に関するアインシュタイン(Einstein)の有名な方程式の純粋なデモンストレーションです:E = mc2は、物質がエネルギーに変わったときにどれだけのエネルギーが生成されるかを示しています。」と、上級研究員で物理学教授のスティーブン・ローズ(Steven Rose)氏が説明しました。

「私達がやっていることは、同じですが、逆にすることです:光子エネルギーを質量に変換すること、すなわちm = E / c2となります。」

チームが、光子-光子衝突装置と呼んでいる実験的なセットアップは、2つの極めて高出力のレーザービーム(laser beams)を含む新しいタイプの物理実験です。

1つは、可視光を生成する光子のエネルギーの約1,000倍です。もう1つは可視光子のエネルギーの約1,000,000,000,000倍(1,000億倍)です。

これらのレーザーは一緒に打ち砕かれる光子を作るのに使われます。ターゲット・チャンバー内では、高エネルギーの光子のビームを生成するために、金の平板(スラブ)で電子を発射します。

次に、第2の高エネルギーレーザーが、ホウラウム(hohlraum)と呼ばれる小さな金のチューブに発射されて、熱放射場(thermal radiation field)を作り出します。

光子ビームは、ホウラウムを通って導かれ、2つの光源からの光子が衝突します。それが動作すれば、チームはそれらの衝突から陽電子を検出できます。

しかし、彼らは次ぎのことを極めて徹底的に確認するためにデータをきちんと調べる必要があります。それは、陽電子が、他のバックグラウンド・プロセスから発生したものではないことです。しかし、それが動作するなら、実験はそれだけでは驚くべきことではなく、それは私達が宇宙を少し良く理解するのに役立つかもしれません。

「グレゴリー・ブライト氏とジョン・ウィーラー氏が1934年に最初にこのメカニズムを提案したとき、彼らは、量子電磁気学として知られる光と物質との相互作用に関する新しい理論を用いました。」と、研究者のスチュアート・マンングルズ(Stuart Mangles)氏は述べました。

QEDの基本的な予測は総てこれまでに実験的に実証されてきましたが、『2光子のブレント-ウィーラー・プロセス』は今まで見られませんでした。」

「もし私達が今、それを実証できるならば、私達は宇宙の最初の100秒に重要なプロセスを再現していきます。そしてガンマ線バースト(gamma ray bursts)でも見られる宇宙で最大の爆発であり、物理学で偉大な未解決のミステリーの1つです」

それはまだ動作しないかもしれませんが、それは科学にとって素晴らしいことの一つです。時として、それは総てのものの栄光の乱雑を創るために一緒に物を粉砕することについてで、何がうまくいかないかを理解し、次はもっとうまくやっているでしょう。

私達は熱望して結果を待っています。その間、ネイチャー・フォトニクス(Nature Photonics)誌に掲載されたチームの2014年の論文で、実験の詳細を読むことができます。

 

----- 出典 -----

www.sciencealert.com(同様な記事)

www.iflscience.comphys.orgamp.flipboard.com

 

----- この記事を読んで -----

光を物質化させる、想像力を刺激させられます。簡単には上手くゆかないでしょうが、最も謎の量子「光」への挑戦です。
エネルギー E 、質量 m 、光速 c の間に成り立つアインシュタインの方程式で、この式が正しいことは、広島や長崎で人類は経験済みです。

E = m c2 →  m = E/c2  

2019年に米国海軍が認めたUFOの存在。こうした存在が空間に、いきなり現れる(物質化する)、消えたりする(非物質化する)のも、こうした原理と関係があるのかもしれません。

 

光子 - Wikipedia

光 - Wikipedia

 

zzak.hatenablog.jpzzak.hatenablog.jp

zzak.hatenablog.jp