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.
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“.
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.