Wetenschappers hebben ontdekt hoe licht in materie kan worden omgezet

Wetenschappers van het Imperial College London hebben ontdekt hoe je licht kunt omzetten in materie, iets waarover al tachtig jaar getheoretiseerd wordt, maar dat tot nu toe onmogelijk leek om te realiseren. In 1934 kwamen de natuurkundigen Breit en Wheeler met een op zich eenvoudige theorie dat je materie zou kunnen creëren door twee fotonen (lichtdeeltjes) tegen elkaar te laten botsen, waarbij een elektron en positron zouden ontstaan, een materiedeeltje en antimateriedeeltje. Volgens Breit en Wheeler klonk het in theorie allemaal simpel, maar ze verwachtten niet dat daadwerkelijke productie van elektron-positronparen uit fotonen zou lukken. Een groep natuurkundigen onder leiding van Oliver Pike van het Imperial College London heeft nu een methode bedacht waarmee daadwerkelijk materie uit licht moet worden gecreëerd.

In een recent gepubliceerd artikel in Nature Photonics ^[1]Ik merk dat de link nog niet werkt, maar dat heeft wellicht te maken met de embargo die er op het artikel rust. “Once embargo has lifted, the paper can be downloaded” staat in de bron. beschrijven Pike et al de methode, waarbij een zogenaamde hohlraum een belangrijke rol speelt, een duits woord voor lege ruimte of caviteit. Zo’n hohlraum is een lege ruimte, waarvan de wanden in stralingsevenwicht zijn met de stralingsenergie in de lege ruimte. Er zijn meerdere manieren om licht en materie in elkaar om te zetten (zie afbeelding linksboven), waarvan de Breit-Wheeler manier de meest eenvoudige is. Pike en z’n collegae denken dat de omzetting in twee stappen kan gebeuren. Eerst versnellen ze met hulp van een krachtige laser elektronen tot net onder de lichtsnelheid en die elektronen botsen met een gouden plaat, waarna fotonen worden gecreëerd die miljarden keer meer energie hebben dan de fotonen van zichtbaar licht. Bij stap twee wordt opnieuw met een laser het binnenste van een gouden hohlraum (zie afbeelding) beschoten, waarmee een thermisch stralingsveld ontstaat, ook weer van fotonen. De fotonen uit de eerste stap worden dan gericht op het centrum van de gouden hohlraum en deze reageren dan op de fotonen van de tweede stap, waarna paren van elektronen en positronen zullen ontstaan. OK, nou nog in de praktijk brengen, mensen! En daarna: “Beam me up, Scotty”? Bron: Eurekalert. [Update 23.15 uur] Ik kwam onderstaande afbeelding tegen, waarin de fotonenbotser wordt voorgesteld, die uiteindelijk moet leiden tot de omzetting van licht (fotonen) in materie (elektronen en positronen):

Bron: Photonics.