Если спросить у случайного прохожего, какое уравнение, по его мнению, является самым известным, уверен, что люди разделятся на два лагеря. Один из них, не самый многочисленный, будет состоять из тех, кто скажет про уравнение Дрейка — формулу, предназначенную для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт. Правда, не все, скорее всего, воспроизведут это уравнение, но мы же про популярность говорим.
Наиболее же число «опрошенных», как мне кажется, скажут про уравнение Альберта Эйнштейна E = mc^2. Вот тут уже большинство даже сможет объяснить его суть: эквивалентность массы и энергии. Если проговорить его словами, то энергия равна массе умноженной на квадрат скорости света в вакууме.
У этого уравнения есть очень интересное следствие, описанное ещё в 1934 году, которое гласит, что при столкновении двух фотонов, обладающих достаточно большой энергией, могут быть созданы материя и антиматерия в виде электрона и его антипода — позитрона.
Правда, провести такой эксперимент невозможно, так как требуется гамма-излучение сверхвысокой энергии — это гамма-излучение с энергией фотонов выше 100 ТэВ. Мы пока не умеем генерировать такую энергию.
Учёные нашли обходной путь
Вместо фотонов они разогнали два иона — это атомные ядра, которые лишены электронов, но так как они движутся на скорости, близкой к скорости света, они обладают электромагнитным полем, внутри которого находится сгусток «виртуальных» фотонов.
Виртуальные частицы возникают на очень короткое время как возмущение в полях, существующих между реальными частицами. Анализ результатов столкновения ионов показал, что виртуальные частицы вели себя точно так, как предсказывает теория.
Этот эксперимент можно назвать потрясающим (мы в шаге от того, чтобы доказать, что материя может быть создана из света), хотя надо понимать, что, хоть виртуальные фотоны и повели себя как реальные, они таковыми не являются, а значит нельзя говорить о полноценной демонстрации теории. Это можно будет сделать только когда мы сможем генерировать огромное количество энергии, но к тому моменту, как мне кажется, перед нами будут стоять ещё более интересные задачи.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.