Μήνας: Μάιος 2014

Ένα από τα πιο τρελά όνειρα της επιστημονικής φαντασίας επιδιώκουν να πραγματοποιήσουν ερευνητές του Imperial College London, προτείνοντας μία μέθοδο που εκτιμούν ότι θα επιτρέψει στη δημιουργία ύλης από το φως.

Σε δημοσίευσή τους στο Nature Photonics την Κυριακή οι Ο. Τζ. Πάικ, Φ. Μάκενροθ, Ι.Τζ. Χιλ και Σ. Τζ. Ρόουζ παρουσιάζουν τα σχέδια ενός επιταχυντή φωτονίων- φωτονίων ο οποίος ενδεχομένως να επιτρέψει ακριβώς αυτό. Η θεωρία που βρίσκεται πίσω από τη συγκεκριμένη ιδέα είχε περιγραφεί για πρώτη φορά πριν από 80 χρόνια, από τους αμερικανούς φυσικούς Γκρέγκορι Μπράιτ και Τζον Γουΐλερ, ωστόσο η αποκαλούμενη «παραγωγή ζεύγους Μπράιτ- Γουΐλερ» (γγ′ -> e⁺e⁻) – ο θεωρούμενος απλούστερος μηχανισμός που θα μπορούσε να έχει ως αποτέλεσμα την δημιουργία ύλης από φως – δεν έχει επιτευχθεί ποτέ σε εργαστήριο. Η μέθοδος που προτείνουν οι ερευνητές παρουσιάζεται ως ικανή να λύσει αυτό το πρόβλημα, μέσω της χρήσης σύγχρονων τεχνολογιών- περιλαμβανομένων λέιζερ υψηλής ισχύος.

«Παρουσιάζουμε το σχέδιο μίας νέας κατηγορίας επιταχυντή φωτονίων- φωτονίων, στην οποία μία ακτίνα γάμμα ρίχνεται μέσα στο υψηλής θερμοκρασίας πεδίο ακτινοβολίας ενός ‘κενού δωματίου’ (hohlraum) που έχει θερμανθεί με λέιζερ» αναφέρουν οι ερευνητές στη δημοσίευσή τους, σημειώνοντας ότι εξομοιώσεις έχουν δείξει ότι μία τέτοιου είδους βολή θα ήταν ικανή για «παραγωγή της τάξης των 10⁵ ζευγών Μπράιτ- Γουΐλερ», οδηγώντας έτσι στην πρώτη δημιουργία ενός «καθαρού» επιταχυντή φωτονίων- φωτονίων και ανοίγοντας νέους ορίζοντες.

Η θεωρία των Μπράιτ και Γουΐλερ λέει ότι, υπό σπάνιες συνθήκες, δύο σωματίδια φωτός (φωτόνια) θα μπορούσαν να συνδυαστούν/ συγκρουστούν για να παράξουν ένα ηλεκτρόνιο (το οποίο είναι σωματίδιο ύλης, καθώς αποτελεί τμήμα του ατόμου) και ένα ποζιτρόνιο. Ωστόσο, λόγω του τότε τεχνολογικού επιπέδου, δεν θεωρούσαν ότι υπήρχε σοβαρή περίπτωση η θεωρία τους να αποδειχθεί σύντομα.

Όπως αναφέρεται σε σχετικό δημοσίευμα του Guardian, ο Σ. Ρόουζ αναφέρει ότι «δείξαμε επί της αρχής πώς φτιάχνεις ύλη από φως. Αν κάνουμε αυτό το πείραμα, θα πάρουμε φως και θα το μετατρέψουμε σε ύλη».

Ωστόσο, σε κάθε περίπτωση, η προοπτική μίας μηχανής που θα δημιουργεί καθημερινά αντικείμενα από ακτίνες λέιζερ, στα πρότυπα των «replicators» – συσκευών σύνθεσης αντικειμένων, ακόμα και τροφίμων – που έβλεπε κανείς στο «Star Trek» – είναι ακόμα μακριά, καθώς το είδος της ύλης στο είδος προσβλέπουν οι ερευνητές είναι υποατομικά σωματίδια, αόρατα στο γυμνό μάτι.

Σύμφωνα με τον επικεφαλής της μελέτης, Ο. Πάικ, η διαδικασία είναι μία από τις πιο «κομψές» επιδείξεις του διάσημου E=mc² (η σχέση μεταξύ ύλης και μάζας) του Άλμπερτ Άινσταϊν.

Σύμφωνα με τον Guardian, οι ερευνητές ελπίζουν να είναι σε θέση να προβούν σε επίδειξη της διαδικασίας μέσα στους επόμενους 12 μήνες.

 

Το φως, ή αλλιώς η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι ίσως το φυσικό φαινόμενο που έχει ερευνηθεί περισσότερο από κάθε άλλο τους τελευταίους αιώνες και στην πορεία αυτή έχει αποκαλύψει πολλές πτυχές της λειτουργίας του κόσμου μας.

Δύο από τις κύριες ιδιότητές του, είναι η ικανότητά των σωματιδίων που το απαρτίζουν, των φωτονίων, να μεταφέρουν ορμή όπως επίσης και ενός είδους στροφορμής που στη κβαντική θεωρία ονομάζεται σπιν. Οι δύο αυτές ιδιότητες διαδραματίζουν ένα πολύ σημαντικό ρόλο στα καθημερινά φαινόμενα που παρατηρούμε γύρω μας καθώς επηρεάζουν την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη.

Τρεις ερευνητές ανακάλυψαν παρόλα αυτά μία ακόμη άγνωστη έως σήμερα ιδιότητα, την οποία φέρει ένα συγκεκριμένο είδος φωτός που μεταφέρεται με παροδικά κύματα. Τα παροδικά κύματα είναι μία κατηγορία κυμάτων που φθίνουν με εκθετικό ρυθμό καθώς απομακρύνονται από την πηγή που τα εξέπεμψε.

Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων τους με παροδικά κύματα, οι Κονσταντίν Μπλιόκ, Αλεξάντρ Μπεκσάεφ και Φράνκο Νόρι εντόπισαν πως οι εγκάρσιες συνιστώσες της ορμής και του σπιν αυτών των κυμάτων ήταν προσανατολισμένες σε ορθή γωνία ως προς το επίπεδο της διάδοσης, ενώ ανακάλυψαν και μία απρόσμενη συσχέτιση της ορμής με την πόλωση των κυμάτων, αντίθετη με αυτή που εμφανίζεται στο σύνηθες φως.

«Είχαμε μία μοναδική ευκαιρία να παρατηρήσουμε βασικές ιδιότητες που μέχρι σήμερα παρέμεναν κρυφές και θεωρούνταν ακόμη και αδύνατες», εξηγεί ο Κονσταντίν Μπλιοκ από το ερευνητικό κέντρο RIKEN στην Ιαπωνία. «Αν και αυτές οι εκπληκτικές ιδιότητες φαίνεται πως βρίσκονται σε αντίθεση με ό,τι ξέρουμε για τα φωτόνια, δείχνουμε πως προκύπτει αυτό που είναι γνωστό ως η ορμή του σπιν, μία αινιγματική ποσότητα που προβλέφθηκε θεωρητικά πριν από 70 χρόνια ώστε να εξηγήσει το σπιν των κβαντικών σωματιδίων», καταλήγει.

Τα αποτελέσματα αυτά ανοίγουν ένα νέο κεφάλαιο στη μελέτη της ορμής και του σπιν των κλασικών και κβαντικών πεδίων και προβλέπουν νέες αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ύλης και των παροδικών κυμάτων φωτός.

Η έρευνα δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications.

http://www.naftemporiki.gr/story/800303/nea-idiotita-gia-to-fos