Britští vědci spustili experimenty s přeměnou záření na hmotu

Před 84 lety se objevila předpověď, že by bylo možné přetvořit záření na hmotu. A nejspíš nikdo nevěřil, že by to bylo reálně možné. Věda ale pokročila a ve Velké Británii žhaví lasery, aby se o to pokusili.

Experimentální komora, kde by měla vzniknout hmota ze světa. Kredit: Imperial Colllege London.

Experimentální komora, kde by měla vzniknout hmota ze světla. Kredit: Imperial Colllege London.

Američtí fyzici Gregory Breit a John Wheeler roce 1934 vymysleli recept, jak vyrobit hmotu ze záření. Vycházeli přitom z tehdy čerstvé teorie kvantové elektrodynamiky, která popisuje vztah mezi hmotou a zářením. Není to nic těžkého, alespoň teoreticky. Stačí prý správně srazit dva fotony a měl by vzniknout pár elektronu s pozitronem, tedy vlastně hmota a antihmota zároveň. Otázkou ale bylo, jak na to. Breit a Wheeler ve své době nevěřili, že by jejich nápad někdy někdo experimentálně ověřil. I v pozdějších letech si odborníci obvykle mysleli, že by takový experiment vyžadoval extrémně energetické částice, které by bylo nesmírně obtížné opatřit.

Steven Rose, zcela vpravo. Kredit: Imperial Colllege London.

Pak ale přišel rok 2014, kdy navrhl možný postup tým, který vedl Oliver Pike z Královské univerzity v Londýně. Jejich nápad byl relativně jednoduchý a nevyžadoval žádné extrémní částice. Klíčovou součástí takového experimentu by byly dva hodně výkonné lasery. To není nepřekonatelná překážka, ale když vědci tento postup publikovali v časopisu Nature Photonics, tak to byla stále jenom čistě teoretická záležitost.

Britští vědci nicméně ukázali, že dovedou jít za svým snem s velikým nasazením. Tým, který teď vede Steven Rose z Královské univerzity v Londýně, již odstartoval experiment, jenž by mohl vyplnit naděje novodobých fyzikálních alchymistů. Chtějí být první, kdo promění záření na hmotu. Podle Roseho je to čistokrevná demonstrace nejslavnější rovnice světa, Einstenova vztahu mezi energií a hmotou „E rovná se m krát c na druhou“.

Experiment pro přeměnu světla na hmotu. Kredit: Imperial Colllege London.

Z této rovnice se každý dozví, kolik vznikne energie, když je hmota kompletně přeměněná na energii záření. Jak jistě každý ví, je to skutečně hodně energie. A Rose s kolegy dělají to, že postupují zmíněnou Einsteinovou rovnicí v protisměru. Snaží se přeměnit energii fotonů záření na hmotu. A podle této rovnice k tomu potřebují veliké množství energie.

Aby něco takového mohli Rose a spol. zkusit, tak potřebovali dva výkonné laserové paprsky, které se snaží pořádně srazit. Jeden z laserů produkuje záření asi tisíckrát energetičtější, než je viditelné světlo. A druhý z laserů dokonce miliardkrát energetičtejší. Laserové paprsky vlétnou do experimentální komory, kde je komplexní optika zaostří až do srážky. Zároveň tam jsou magnety, které ovlivní dráhu letu elektricky nabitých částic. Pokud se vědcům po srážce laserových paprsků podaří detekovat kladně nabité pozitrony a své výsledky ještě náležitě ověří, tak budou vědět, že uspěli a zapsali se do historie. Bylo by to skvělé, protože bychom tím pádem mohli zkoumat procesy, které hrály významnou roli v prvních 100 sekundách existence vesmíru.

Badatelé hledali vhodný laserový systém po celém světě. Nakonec ho našli doma ve Velké Británii. Teď zkoušejí proměnit záření na hmotu s laserem Gemini v Central Laser Facility (CLF) britské laboratoře Rutherford Appleton Laboratory, která se nachází poblíž Oxfordu. Používají při tom i detektory z CERNu a věří, že jim s analýzou dat pomohou studenti ze sítě Institute for Research in School, na jehož založení se Rose podílel.

Video: Steven Rose, Imperial College London

Literatura
Imperial Colllege London 19. 3. 2018.

Autor: Stanislav Mihulka

Datum: 23.03.2018

Tisk článku

Související články:

Jak předělat záření na hmotu? Autor: Stanislav Mihulka (19.05.2014)
Fyzici plánují postavit lasery tak silné, že „rozervou“ vakuum Autor: Stanislav Mihulka (31.01.2018)
Jak zastavit elektrony? Chce to extrémně intenzivní laser Autor: Stanislav Mihulka (10.02.2018)

Diskuze:

Červinka Jaroslav. Experimenty s přeměnou záření na hmotu.

Jaroslav Červinka,2018-04-03 11:01:18

Červinka Jaroslav. Experimenty s přeměnou záření na hmotu.
(Komentář k článku)

Imperial Colllege London dne 19. 3. 2018 zveřejnila zprávu, že Britští vědci spustili experimenty s přeměnou záření na hmotu.
Před desítkami let se objevovaly předpovědi, že by bylo možné přetvořit záření na hmotu. Ačkoliv Einsteinův vztah mezi hmotou a zářením byl známý, nikdo nevěřil, že by to bylo reálně možné. V myšlenkách vědců, zejména teoretických fyziků, tento problém vyvolával v jejich myslích touhu problém vyřešit. A proto také vědci ve Velké Británii, jak bylo symbolicky vyjádřeno, žhaví lasery, aby se pokusili o doposud nemožné.
Není to úplně nová snaha, když američtí fyzici Gregory Breit a John Wheeler roce 1934 vymysleli recept, jak vyrobit hmotu ze záření. Vycházeli přitom z tehdy čerstvé teorie kvantové elektrodynamiky, která popisuje vztah mezi hmotou a zářením. Není to nic těžkého, alespoň teoreticky. Stačí prý správně srazit dva fotony a měl by vzniknout pár elektronu s pozitronem, tedy vlastně hmota a antihmota zároveň. Otázkou ale bylo, jak na to. Breit a Wheeler ve své době nevěřili, že by jejich nápad někdy někdo experimentálně ověřil. I v pozdějších letech si odborníci obvykle mysleli, že by takový experiment vyžadoval extrémně energetické částice, které by bylo nesmírně obtížné opatřit. Idea to určitě nebyla naivní, ale až do dnešních dob museli vědci čelit deficitu teoretických znalostí z oblasti relativně (ne)částicové ((ne)hmotné fyziky, aby mohl být vytvořen reálný teoretický základ pro realizaci úspěšného pokusu. Takže dnes se díky Nové relativně (ne)částicové ((ne)hmotné) fyzice vytvořily reálnější podmínky pro úspěšnou výroby hmoty ze záření.
V roce 2014, navrhl nový možný postup tým, který vedl Oliver Pike z Královské univerzity v Londýně. Jejich nápad je relativně jednoduchý a nevyžadoval žádné extrémní částice. Klíčovou součástí takového experimentu by měly být dva hodně výkonné lasery. Lasery nejsou nepřekonatelná překážka. Když vědci tento postup publikovali v časopisu Nature Photonics, tak to byla stále jenom čistě teoretická záležitost.
Britští vědci zaslouží uznání za to, že dovedou jít za svým, a nejen svým, snem s velikým nasazením. Tým, který teď vede Steven Rose z Královské univerzity v Londýně, již odstartoval experiment, jenž by mohl vyplnit naděje novodobých fyzikálních experimentátorů. Chtějí být první, kdo promění záření na hmotu. Podle Roseho je to čistokrevná demonstrace nejslavnější rovnice světa, Einsteinova vztahu mezi energií a hmotou „E rovná se m krát c na druhou“. Zřejmě vycházejí z toho, že je to reálně možné i v experimentu, když takový proces probíhá ve vesmíru nepřetržitě. Vycházím z toho, že transformace energie mezi hmotou a zářením, a naopak, je univerzální princip přeměn forem energie, jako základního univerzálního jevu v celém kosmu. Fyzikálně je takový proces teoreticky popsán v mechanizmu transformace energie mezi elektrickým a magnetickým polem v jejich vírových strukturách EM polí Poyntingových vektorů.
Z Einsteinovy rovnice se každý dozví, kolik vznikne energie, když je hmota kompletně přeměněná na energii záření. Jak jistě každý ví, je to skutečně hodně energie. A Rose s kolegy dělají to, že postupují zmíněnou Einsteinovou rovnicí v protisměru. Snaží se přeměnit energii fotonů záření na hmotu. A podle této rovnice k tomu potřebují veliké množství energie.
Aby něco takového mohli Rose a spol. zkusit, tak potřebovali dva výkonné laserové paprsky, které se snaží pořádně srazit. Jeden z laserů produkuje záření asi tisíckrát energetičtější, než je viditelné světlo. A druhý z laserů dokonce miliardkrát energetičtejší. Laserové paprsky vlétnou do experimentální komory, kde je komplexní optika zaostří až do srážky. Zároveň tam jsou magnety, které ovlivní dráhu letu elektricky nabitých částic. Pokud se vědcům po srážce laserových paprsků podaří detekovat kladně nabité pozitrony a své výsledky ještě náležitě ověří, tak budou vědět, že uspěli a zapsali se do historie. Bylo by to skvělé, protože bychom tím pádem mohli zkoumat procesy, které hrály významnou roli v prvních 100 sekundách existence vesmíru.
Dá se předpokládat, že v uvedeném přístupu bude základní problém, protože pokus zatím nevychází z předpokladu velmi složitých vírových struktur energie v elektromagnetických polích. Já předpokládám, že pokusy nebudou úspěšné, pokud se nebude vycházet z rezonančního charakteru každé částice. A také z možnosti právě na rezonančním principu dodávat do procesu transformace potřebné množství energie, v požadovaném frekvenčních spektrech a směrech. Metoda srážení částic se mi jeví jako málo účinná, a výsledky budou jen výsledkem nahodilosti. Je velkou naivitou myšlenka, že to umožní zkoumání procesů, které hrály významnou roli v prvních 100 sekundách existence vesmíru. Důvod je jediný, existence vesmíru nemá ani začátek, ani konec, protože se jen neustále transformuje právě na principu přeměny mezi zářením a hmotou a naopak.
Badatelé hledali vhodný laserový systém po celém světě. Nakonec ho našli doma ve Velké Británii. Teď zkoušejí proměnit záření na hmotu s laserem Gemini v Central Laser Facility (CLF) britské laboratoře Rutherford Appleton Laboratory, která se nachází poblíž Oxfordu. Používají při tom i detektory z CERNu a věří, že jim s analýzou dat pomohou studenti ze sítě Institute for Research in School, na jehož založení se Rose podílel.
Jsem si jist, že britští vědci budou úspěšní, pokud se jim v experimentu podaří uplatnit teoretické principy vycházející z Nové relativně (ne)částicové ((ne)hmotné fyziky, zejména principů transformace záření v hmotu v bosonu ZoCeLo.
Nová relativně (ne)částicová ((ne)hmotná) fyzika se dívá na Einsteinovu rovnici v trochu pozměněném matematickém vyjádření, tak aby vyhovovala i fyzikálním zákonům v hlubokém mikrokosmu. A rovnice pak vypadá následovně:
E em vyzářená = E em kumulovaná c2.
Jinak řečeno, tato rovnice říká, že energii záření a hmoty, pokud ji vyjádříme v energii elektromagnetického vlnění, je nový zápis z pohledu teoretické fyziky a elektromagnetizmu mnohem přesnější. (Viz strukturální modely sub atomových struktur brněnských vědců.)
Nutno však dodat, že problém není tak jednoduchý, jak se na první pohled zdá, protože fyzikální zákony platící v hlubokém mikrokosmu jsou zatím v plenkách. Je ctí českých vědců, že teoretické rozpracování vírových polí elektromagnetických struktur je z pohledu světového vývoje teoretické fyziky průkopnické.
Věřím, že informace v článku povzbudí také české teoretické fyziky a teoretiky elektromagnetického pole, (zejména v Brně), aby překonali obavy ze složitosti problémů o relativně „nehmotné podstatě hmoty“.