تجربة طموحة تحاول “تحقيق المستحيل” بتحويل الضوء إلى مادة!

معادلة أينشتاين الشهيرة، E = MC^2، علمتنا أن المادة يمكن أن تتحول إلى طاقة. يحدث هذا بشكلٍ طبيعي في الكون، كما أننا قد أتقنناه كذلك في أماكن مثل المفاعلات النووية. تخبرنا تلك المعادلة أيضاً بأن العكس صحيح. يجب أن يكون من الممكن إنتاج المادة من الطاقة، وهذا بالضبط ما يحاول العلماء في إمبريال كوليدج لندن “Imperial College London” القيام به.

يحاول الفريق، بقيادة الأستاذ ستيفن روز، تحقيق هدفه من خلال جعل أشعة ليزر قوية – واحدة بطاقة ألف مرة والأخرى بمليون مرة كطاقة الضوء المرئي – تضرب نفس الغرفة المستهدفة في وقت واحد. يعتمد هذا النهج على عملية بريت-ويلر (Breit-Wheeler process) ، التي طُرحت لأول مرة في عام 1934 ، والتي أظهرت أنه من الناحية النظرية، يمكنك الحصول على إلكترون وبوزيترون (توأم من المادة المضادة “antimatter”) نتيجة تصادم فوتونان.

حتى الآن، لم يتمكن أحد من صنع هذا، وبدأ الناس بإضافة جسيمات طاقة أخرى في محاولة لتحقيق ذلك. لكن في عام 2014، اقترح الأستاذ “روز” طريقة لإنشاء عملية Breit-Wheeler دون إشراك أي جزيئات أخرى. و هذا هو النهج الذي يجري اختباره حاليًا.

قال الأستاذ روز في بيان: “سيكون هذا عرضًا واضحًا لمعادلة أينشتاين الشهيرة التي تربط الطاقة بالكتلة: E = MC^2 ، والتي تخبرنا عن كمية الطاقة التي يتم إنتاجها عند تحويل المادة إلى طاقة ” وأضاف:” ما نفعله هو نفس الشئ، ولكن بالعكس: تحويل طاقة الفوتون إلى كتلة ، أي M = E / C^2 “.

ليس هذا هو الفريق الوحيد الذي يعمل بجد لمحاولة “كسر الفراغ” وإخراج المادة من الطاقة. تحاول العديد من المجموعات اتباع أساليب مختلفة، باستخدام أقوى أشعة ليزر تم تصميمها على الإطلاق. يستخدم هذا إعداد بصري أكثر تطوراً لجعل عملية Breit-Wheeler تحدث.

قال الدكتور ستيوارت مانجليس، الذي شارك في قيادة الفريق:”عندما اقترح “غريغوري بريت” و”جون ويلر” الآلية في عام 1934، استخدما نظرية جديدة للتفاعل بين الضوء والمادة المعروفة باسم الديناميكا الكهربية الكمية (quantum electrodynamics)”. و أضاف:” في حين أن كل التنبؤات الأساسية الأخرى للديناميكا الكهربية الكمية قد تم إثباتها تجريبياً منذ ذلك الحين، فإن عملية Breit-Wheeler ثنائية الفوتون لم يتم رؤيتها أبداً “.

إن استحداث المادة من الطاقة ليس مجرد تمرين مرن، يمكن أن يؤدي ذلك إلى فهم أفضل للعديد من العمليات الفيزيائية الفلكية عالية الطاقة.

يقول الدكتور مانجليس: ” إذا استطعنا إثبات ذلك الآن، فسنقوم بإعادة إنشاء عملية كانت مهمة في الثواني المائة الأولى لالكون، والتي يمكن رؤيتها أيضًا في إنفجارات أشعة جاما، وهي أكبر الانفجارات في الكون وواحدة من أعظم الألغاز التي لم تحل في الفيزياء”.

المصادر: 1