Các nhà khoa học tạo ra vật chất và phản vật chất bằng ánh sáng

Một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Viện Vật lý Ứng dụng thuộc Học viện Khoa học Nga (IAP RAS) vừa công bố rằng họ đã tính toán được cách tạo ra vật chất và phản vật chất thông qua việc sử dụng tia laser. Điều này có nghĩa rằng, bằng cách tập trung tia laser cường độ cao, chúng ta có thể sớm tạo ra được vật chất và phản vật chất chỉ với ánh sáng đơn thuần.

Ánh sáng được tạo nên từ những hạt photon năng lượng cao. Khi các photon này đi qua một trường điện mạnh, chúng sẽ mất một lượng phóng xạ đủ để trở thành tia gamma và tạo ra các cặp electron-position, từ đó tạo nên một trạng thái mới của vật chất.

Igor Kosstyukov, một nhà nghiên cứu thuộc IAP RAS đã đưa ra lời giải thích về cách tính toán khái niệm về điện động lực học lượng tử (QED). Ông nói "Một trường điện mạnh với đầy đủ những hạt ảo như cặp hạt electron-positron có thể "đun nóng chân không". Hoạt động này có thể chuyển đổi các loại của hạt từ trạng thái ảo sang thực, trong đó các hạt không thể quan sát trực tiếp".

Ánh sáng được tạo nên từ những hạt photon năng lượng cao.

Một tầng QED là một loạt các quá trình bắt đầu bằng việc các electron và positron tăng tốc trong một trường laser. Sau đó, nó sẽ được dẫn theo sau bởi việc phát tán của các photon, electron và positrion năng lượng cao.

Khi các photon năng lượng cao phân tán, nó sẽ tạo ra các cặp electron-positron. Về cơ bản, một tầng QED sẽ dẫn đến việc sản xuất các electron-positron. Đây là một lý thuyết mà chưa từng được quan sát trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Trên cơ sở này, các nhà nghiên cứu sẽ tiến hành quan sát cách các tia laser cường độ cao tương tác với một lá kim loại thông qua nhiều thử nghiệm mô phỏng khác nhau. Từ việc quan sát này, họ thu về một kết quả đáng ngạc nhiên, đó là lượng photon năng lượng cao được sản xuất bởi positron là lớn hơn lượng electron được tạo ra bởi lá kim loại.

Nếu chúng ta có thể sản xuất một lượng lớn các hạt positrion qua một thử nghiệm tương tự như vậy thì có thể kết luận rằng hầu hết các hạt được tạo ra bởi một tầng QED. Phát hiện này có thể mở ra một cánh cửa mới trong việc sản xuất vật chất và phản vật chất với điều kiện hiệu quả hơn.

Phản vật chất là một thứ cực kì tốn kém trong cả quá trình sản xuất và lưu trữ.

Phản vật chất là một thứ cực kì tốn kém trong cả quá trình sản xuất và lưu trữ. Tạo ra được 1 gram phản vật chất sẽ cần tới khoảng 25 triệu tỷ kilowatt-giờ năng lượng và tiêu tốn hơn một triệu tỷ USD. Vì thế, phát hiện này hy vọng có thể đưa ra phương thức sản xuất phản vật chất mà không tốn kém quá nhiều năng lượng và tiền bạc. Và khi có phương thức sản xuất mới, chúng ta có thể thay đổi đáng kể trong việc cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ.

Nghiên cứu của các nhà nghiên cứu thuộc Viện Vật lý Ứng dụng cung cấp cho chúng ta cái nhìn sâu sắc hơn vào tính chất của các loại tương tác và từ đó mở đường cho các ứng dụng thực tế. Ví dụ như việc phát triển được một nguồn laser-plasma từ những hạt photon và positron năng lượng cao sẽ vượt qua mọi nguồn sẵn có từ trước đến nay.

Từ khóa liên quan:

vật chất

phản vật chất

tia laser

electron-position

điện động lực học lượng tử

QED

hạt photon

positron

Igor Kosstyukov