宇宙論の最大の謎のいくつかは反物質に関係していますが、実験室で入手するのは非常に難しいため、研究するのは困難です。現在、物理学者のグループは、反物質を作成するための比較的簡単な新しい方法を概説しました。2つのレーザーを互いに向けて、中性子星の近くの状態を再現し、光を物質と反物質に変換します。
基本的に、反物質は単純に聞こえます-粒子が反対の電荷を持っていることを除いて、それは通常の物質と同じです。しかし、この基本的な違いにはいくつかの重要な意味があります。物質と反物質が出会った場合、それらはエネルギーのバーストで互いに消滅します。
実際、それは数十億年前に宇宙を破壊するはずでしたが、明らかにそうではありませんでした。では、どのようにして物質が支配的になったのでしょうか？何が彼女に有利なスケールをひっくり返しましたか？そして、すべての反物質はどこに行きましたか？
残念ながら、反物質の不足と不安定さのために、これらの質問に対する答えを見つけることは困難です。反物質は、落雷やブラックホールや中性子星の近くなどの極端な条件下で自然に生成されるだけでなく、大型ハドロン衝突型加速器などの巨大な物体上でも人工的に生成されます。
しかし今、研究者たちは小さな実験室で反物質を生成する新しい方法を開発しました。チームはまだデバイスを構築していませんが、シミュレーションはこの原理が実行可能であることを示しています。
新しいデバイスでは、プラスチックブロックに2つの強力なレーザーを発射します。このブロックは、わずか数マイクロメートル幅の小さなチャネルが通過します。各レーザーがターゲットに当たると、材料内の電子の雲を加速して飛ばします。他のレーザーから離れる方向に向かう電子の雲と衝突するまでです。
この衝突は多くのガンマ線を生成し、チャネルが非常に狭いため、フォトンも互いに衝突する可能性が高くなります。これにより、物質と反物質、特に電子とそれに相当する反物質である陽電子の流れが生成されます。最後に、システムの周りの磁場は陽電子を反物質のビームに集中させ、それを非常に高いエネルギーに加速します。
「このようなプロセスは、とりわけ、パルサーの磁気圏、つまり急速に回転する中性子星で発生する可能性があります」と、研究の著者であるAlexeiArefievは述べています。 「私たちの新しいコンセプトでは、そのような現象を少なくともある程度は実験室でシミュレートすることができ、私たちはそれらをよりよく理解することができます。」
チームは、新しい方法は非常に効果的であり、単一のレーザーの100,000倍の陽電子を生成し、入力レーザーはそれほど強力である必要はないと主張しています。結果として生じる反物質のビームは、わずか50マイクロメートルの距離で1ギガ電子ボルト（GeV）のエネルギーに達する可能性があり、これには通常、大規模な粒子加速器が必要です。
現時点では、この概念は実現されていないままですが、チームは、それを実装するための技術がすでにいくつかのサイトに存在していると主張しています。これは、ブラックホールと中性子星の周りの極限状態への新しい洞察を提供し、反物質の宇宙の謎を解明するのに役立つ可能性があります。
この研究は、CommunicationsPhysics誌に掲載されました。
2021-07-27 05:17:07
著者: Vitalii Babkin