Physiker Demonstrieren Weg, Beinah Aus Licht Materie Zu Erzeugen
Symbolbild: Licht (Illu.). | Copyright: grewi.de
London (England) - Britische Physiker haben einen Straße gefunden, gegen Stoff aus Licht zu erzeugen. Nachdem vor rund 80 Jahren diese Möglichkeit erstmals angedacht wurde, galt das Prinzip zwar theoretisch als machbar, in die Praxis jedoch als nicht umsetzbar. Die nun vorgestellt Methode ist zudem nicht nur vergleichsweise leicht sondern kann schon mit bereits existierender Technologie umgesetzt werden. Das Rennen gegen den ersten Ermittlung für die so erzeugte "Licht-Materie" erläutern die Forscher damit als eröffnet.
Zum ersten Mal schlugen die Physiker Gregory Breit sowie John Wheeler hinein Jahre 1934 vor, dass es möglich sein sollte, Licht in Stoff umzuwandeln, in dem man nur Zwei Lichtteilchen - sog. Photonen - miteinander kollidieren lässt, gegen daraus beliebig Elektron sowie beliebig Positron entstehen zu lassen. Obwohl heutzutage Anteil die sieben grundlegenden theoretischen Vorhersagen die Quantenelektrodynamik, konnte bzw. wurde die von die sog. Breit-Wheeler-Theorie beschriebene Resultat bislang noch nie hinein Laborexperiment bestätigt. Hauptgrund war, dass zur Durchführung solch große Photonendichten benötigt werden, wie sie zwischen Laborbedingungen nicht erzeugt werden konnten.
Jetzt demonstrieren Oliver Pike sowie Kollegen vom Imperial College London gemeinsam mit Forschern des Max-Planck-Institut für Nuklearphysik in einem Begleiter hinein Fachjournal "Nature Photonics" (DOI: 1038/nphoton.2014.95) jedoch zum ersten Mal, wie die Breit-Wheeler-Theorie in die Praxis bewiesen sowie umgesetzt werden kann.
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Tatsächlich könne die hierzu notwendige "Photonen-Beschleuniger" bereits mit schon heute existierender Technologie konzipiert werden sowie würde einen Prozedur rekonstruieren, wie er in den ersten 100 Sekunden später dem Urknall stattfand sowie heute noch in Form die energiereichsten Explosionen gegen Universum, den sogenannten Gammstrahlenausbrüchen, Gelehrter vor viele Rätsel stellt.
Schaubild zu den grundlegenden Prozessen die Quantenelektrodynamik. Lediglich die Breit-Wheeler-Theorie wurde bislang noch nicht experimentell bestätigt. | Copyright: Oliver Pike, Imperial College London
Im von Pike sowie Kollegen vorgeschlagenen Experiment muss zunächst mittels Laserlicht beliebig extrem energiereicher Elektronenstrahl erzeugt werden, in dem die Elektronen mit annähernder Lichtgeschwindigkeit auf beliebig Teil massives Gold geschossen werden. Bei dieser Kollision entsteht laut den Forschern eine Bremsstrahlung in Form von ?-Strahlung mit einer rund eine Milliarde höheren Kraft wie die von sichtbarem Licht.
In einer zweiten Treppenstufe wird beliebig winziger Hohlraum in einem zweiten Goldstück, beliebig sog. Vakuum-Holraum, mit einem Hochleistungs-Laser aufgeheizt, so dass auch darin beliebig von Photonen (also Lichtteilchen) angefülltes Strahlungsfeld entsteht, auf dass dann die zuvor erzeugte energiereiche Photonenstrahl ausgerichtet wird.
Laut Pike sowie Kollegen entstünde dann direkt das, was von die Breit-Wheeler-Theorie vorhergesagt wird: Die Photonen des Elektronenstrahls sowie des Strahlungsfeldes kollidieren, wodurch jeweils Paare von Elektronen sowie Positronen entstehen, die dann mit Detektoren nachgewiesen werden können. Schon beliebig Bremsstrahl von 100 Millionen Photonen würde laut Pike ausreichen, gegen - abhängig von die Größe des Vakuum-Hohlraums - zwischen 100 sowie 10.000 solcher Teilchenpaare pro Mühe entstehen zu lassen.
Nachdem die theoretischen Physiker nun aufgezeigt haben, dass sowie wie die Breit-Wheeler-Theorie praktisch bewiesen werden kann, liege es nun eingeschaltet anderen, die Anleitung auch in die Akt umzusetzen: "Obwohl die Theorie auf einem einfachen Konzept beruht, war es bislang sehr schwierig, sie experimentell zu bestätigen. Es ist uns nun gleichwohl gelungen, die Gedanke eines Photonen-Beschleunigers so umzusetzen, dass das Experiment vergleichsweise leicht sowie mit die bereits heute vorhandenen Technologie umgesetzt werden könnte", erläutert Pike sowie erklärt abschließend: "Das Rennen gegen die Umsetzung des Experiments ist damit eröffnet."
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Quelle: imperial.ac.uk
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