우주론의 가장 큰 신비 중 일부는 반물질과 관련이 있지만 실험실에서 얻기가 매우 어렵기 때문에 연구하기가 어렵습니다. 이제 물리학자 그룹은 두 개의 레이저를 서로 조준하여 중성자별 근처의 조건을 재현하고 빛을 물질과 반물질로 변환하여 반물질을 생성하는 비교적 간단한 새로운 방법을 설명했습니다.
기본적으로 반물질은 단순하게 들립니다. 입자가 반대 전하를 띤다는 점을 제외하면 일반 물질과 같습니다. 그러나 이 기본적인 차이에는 몇 가지 중요한 의미가 있습니다. 물질과 반물질이 만나면 폭발적인 에너지로 서로를 소멸시킵니다.
사실, 그것은 수십억 년 전에 우주를 파괴했어야 했지만 분명히 그렇지 않았습니다. 그렇다면 물질은 어떻게 지배하게 되었습니까? 무엇이 그녀에게 유리하게 저울을 기울였습니까? 그리고 모든 반물질은 어디로 갔습니까?
불행히도 반물질의 부족과 불안정으로 인해 이러한 질문에 대한 답을 찾기가 어렵습니다. 반물질은 번개가 치거나 블랙홀과 중성자별과 같은 극한 조건에서 자연적으로 생성되며, 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)와 같은 거대한 물체에서도 인위적으로 생성됩니다.
그러나 이제 연구자들은 소규모 실험실에서 반물질을 생산하는 새로운 방법을 개발했습니다. 팀이 아직 장치를 구축하지 않았지만 시뮬레이션은 이 원칙이 실현 가능함을 보여줍니다.
새로운 장치는 플라스틱 블록에 두 개의 강력한 레이저를 발사하는 것을 포함합니다. 이 블록은 폭이 마이크로미터에 불과한 작은 채널을 통과합니다. 각 레이저가 목표물에 부딪힐 때 재료의 전자 구름을 가속하고 날아가게 합니다. 다른 레이저에서 멀어지는 전자 구름과 충돌할 때까지입니다.
이 충돌은 많은 감마선을 생성하고 매우 좁은 채널로 인해 광자도 서로 충돌할 가능성이 더 큽니다. 이것은 차례로 물질과 반물질, 특히 전자와 반물질의 등가물인 양전자의 흐름을 생성합니다. 마지막으로 시스템 주변의 자기장은 양전자를 반물질 빔으로 집중시키고 이를 극도로 높은 에너지로 가속합니다.
"이러한 과정은 무엇보다도 펄서의 자기권, 즉 빠르게 회전하는 중성자 별에서 발생할 수 있습니다."라고 연구 저자인 Alexei Arefiev가 말했습니다. "우리의 새로운 개념을 사용하면 이러한 현상을 실험실에서 최소한 어느 정도 시뮬레이션할 수 있으므로 더 잘 이해할 수 있습니다."
팀은 새로운 방법이 단일 레이저보다 100,000배 더 많은 양전자를 생성하는 매우 효과적이며 입력 레이저가 매우 강력할 필요가 없다고 주장합니다. 생성된 반물질 빔은 단지 50마이크로미터의 거리에서 1기가전자볼트(GeV)의 에너지에 도달할 수 있으며, 일반적으로 대규모 입자 가속기가 필요합니다.
현재로서는 개념이 실현되지 않은 채로 남아 있지만, 팀은 그것을 구현하는 기술이 이미 일부 사이트에 존재한다고 주장합니다. 이것은 블랙홀과 중성자별 주변의 극한 조건에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 잠재적으로 반물질의 우주 미스터리를 푸는 데 도움이 될 수 있습니다.
이번 연구는 커뮤니케이션 물리학 저널에 게재됐다.
2021-07-27 05:17:07
작가: Vitalii Babkin