Bilim İnsanları İmkansızın Peşinde: Işığı Maddeye Dönüştürmek İçin Bir Deney Tasarlandı

Bilinen belki en meşhur fizik formülü olan E=mc^2 formülü, bugüne kadar hiç gerçek anlamda test edilmemişti. Einstein tarafından ortaya atılan bu formüle göre bir cismin enerjisi, kütlesi ile ışık hızının karesinin çarpımına eşittir. Araştırmacılar şimdi bu teoriyi test edebilecekleri bir deney tasarladı. 

Osaka ve San Diego Üniversitelerinin iş birliği ile gerçekleştirilen bir çalışmada, lazerler kullanılarak fotonların çarpıştırıldığı senaryolar bilgisayarlarla simüle edildi. Sonuçlara göre bu çarpışmaların sonucunda ortaya elektronlar ve pozitronlar çıkması gerektiği belli oldu. Elektronun karşılığı olarak (+) yüklü anti-madde parçacığı olan pozitronlar daha sonra lazerin manyetik alanı ile hızlandırılarak bir pozitron ışını oluşturulabileceği de belirtildi. 

Işığı maddeye çevirebilmek mümkün mü?

Araştırmanın yazarlarından olan Osaka Üniversitesi’nden fizikçi Alexey Arefiev, geliştirdikleri deneyin gerçekleştirilebilir olduğunu ve gerçek dünyada kullanımını beklediklerini söyledi. Araştırmacıların açıklamasında bu deneyi yapmanın mümkün olduğu, bahsedilen türde lazerlerin bulunduğu da belirtildi. Simülasyonlara göre Breit-Wheeler süreci olarak adlandırılan işlem ile foton-foton çarpışması adını verilen işlem gerçekleştirildiğinde ortaya madde çıkabiliyor. 

Kıdemli araştırmacı ve Fizik Profesörü Steven Rose, daha önce benzer bir deney için “Bu deney, Einstein’ın enerji ve kütle ile ilgili ünlü denkleminin saf bir gösterimi olacaktır: madde enerjiye dönüştürüldüğünde bize ne kadar enerji üretildiğini gösteren E = mc2’den bahsediyoruz. Yaptığımız şey aynı ama bu sefer formülün tersi: foton enerjisini kütleye dönüştürmek, yani m = E / c^2.” ifadelerini kullanmıştı. 

Deney nasıl gerçekleştirilebilir?

Biri görünür ışığın bin katı, diğeri ise 1 milyon katı kuvvetteki iki ışık dalgası, altın bir levhaya ateşlenerek çarpıştırılacak. Hohlraum adı verilen küçük bir altın tüpte, güçlü olan lazer termal radyasyon oluşturacak. Foton ışını hohlraum boyunca yönlendirilecek ve böylece fotonların nihai çarpışması gerçekleşerek elektron ve pozitron oluşturacaklar. Ayrıca bu süreçte büyük oranda gamma ışıması da ortaya çıkacak. 

Teorik olarak pulsarlarda da fotonların çarpıştığı ve bu yüzden de pulsar içinde madde oluştuğu düşünülüyor. Bu gök cisimleri de sık sık uzaya parçacık ve gamma dalgaları yayıyor. 

Araştırma Physical Review Letters’da yayımlandı.