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Création d'antimatière via des lasers?

Création d'antimatière via des lasers?

Les progr√®s spectaculaires dans les technologies laser pointeur 30000mw permettent √† de nouvelles √©tudes pour explorer les interactions laser-mati√®re √† une intensit√© ultravide. En mettant l'accent des impulsions laser de forte puissance, les champs √©lectriques (des ordres de grandeur sup√©rieure trouv√©e dans les atomes) sont produits r√©guli√®rement et bient√īt peut √™tre suffisamment intense pour cr√©er de la mati√®re de la lumi√®re.

Maintenant, les calculs intrigantes d'une équipe de recherche à l'Institut de physique appliquée de l'Académie des sciences de Russie (IAP RAS), et ont rapporté cette semaine en Physique des Plasmas, AIP Publishing, expliquer la production et de la dynamique des électrons et des positrons de ultrahigh- interactions laser-matière intensité. En d'autres termes: Ils ont calculé comment créer la matière et l'antimatière par lasers.

champs électriques forts provoquent des électrons subissent d'énormes pertes de rayonnement, car une grande partie de leur énergie est convertie en rayons gamma - photons de haute énergie, qui sont les particules qui composent la lumière. Les photons de haute énergie produits par ce processus interagissent avec le champ laser forte et créer des paires électron-positron. En conséquence, un nouvel état de la matière émerge: des particules fortement en interaction, champs optiques et rayonnement gamma, dont la dynamique est régie par l'interaction entre les phénomènes de la physique classique et des processus quantiques.

Achat de Gants laser vert

Un concept cl√© derri√®re le travail de l'√©quipe est bas√©e sur l'√©lectrodynamique quantique (QED) pr√©diction que ¬ęun fort champ √©lectrique peut, de mani√®re g√©n√©rale,¬ę faire bouillir le vide ¬Ľ, qui est plein de¬ę particules virtuelles, "telles que des paires √©lectron-positron, ¬Ľ, a expliqu√© Igor Kostyukov de l'IAP RAS. "Le champ peut convertir ces types de particules √† partir d'un √©tat virtuel, dans lequel les particules ne sont pas directement observables, d'un vrai."

Une manifestation impressionnante de ce type de ph√©nom√®ne QED est entra√ģn√© par laser reglage carabine QED cascade auto-entretenue, ce qui est un grand d√©fi encore √™tre observ√© dans un laboratoire.

Mais, ce qui est une cascade QED?

"Pensez-y comme une r√©action en cha√ģne dans laquelle chaque maillon de la cha√ģne est constitu√©e de processus s√©quentiels¬Ľ, a d√©clar√© Kostyukov. "Il commence par une acc√©l√©ration des √©lectrons et des positrons dans le champ laser. Il est suivi par √©mission de photons de haute √©nergie par les √©lectrons et les positrons acc√©l√©r√©s. Ensuite, la d√©sint√©gration des photons de haute √©nergie produit des paires √©lectron-positron, qui vont √† de nouvelles g√©n√©rations de particules en cascade. une cascade QED conduit √† une production d'avalanche comme des plasmas de photons de haute √©nergie √©lectron-positron ".

Pour ce travail, les chercheurs ont √©tudi√© l'interaction d'une impulsion laser vert stylo tr√®s intense avec une feuille par des simulations num√©riques.

"Nous nous attendions √† produire un grand nombre de photons de haute √©nergie, et qu'une partie d'entre eux se d√©sint√©grerait et produire des paires √©lectron-positon," Kostyukov a continu√©. ¬Ľ. Notre premi√®re surprise a √©t√© que le nombre de photons de haute √©nergie produits par les positons est beaucoup plus grande que celle produite par les √©lectrons de la feuille Ceci a conduit √† une exponentielle - La croissance du nombre de positrons, ce qui signifie - tr√®s pointu que si nous d√©tectons un plus grand nombre de positrons dans une exp√©rience correspondante, nous pouvons conclure que la plupart d'entre eux sont g√©n√©r√©s dans une cascade QED ".

Ils ont également pu observer une structure distincte de la distribution de positons dans les simulations - malgré un certain caractère aléatoire des processus d'émission de photons et de la décomposition.

"En analysant le mouvement de positons dans les champs √©lectromagn√©tiques en face de la feuille analytiquement, nous avons d√©couvert que certaines caract√©ristiques du mouvement r√©gulent la distribution de positons et conduit √† des structures h√©lico√Įdales comme √©tant observ√©es dans les simulations," at-il ajout√©.

Les d√©couvertes de l'√©quipe sont d'une importance fondamentale parce que le ph√©nom√®ne, ils ont explor√© peut accompagner l'interaction laser-mati√®re √† des intensit√©s extr√™mes dans un large √©ventail de param√®tres. "Il offre de nouvelles perspectives sur les propri√©t√©s de ces types d'interactions¬Ľ, a d√©clar√© Kostyukov. "Des applications plus pratiques peuvent inclure le d√©veloppement des id√©es avanc√©es pour les sources de photons de haute √©nergie et de positrons dont l'√©clat laser-plasma d√©passe de mani√®re significative celle des sources modernes."

Jusqu'à présent, les chercheurs se sont concentrés sur la phase initiale de l'interaction lorsque les paires électron-positron qu'ils produisent ne touchent pas de manière significative l'interaction laser-cible.

"Ensuite, nous allons explorer la scène non linéaire lorsque l'électron-positron plasma auto-généré modifie fortement l'interaction," at-il dit. "Et nous allons aussi essayer d'étendre nos résultats à des configurations plus générales des interactions laser-matière et d'autres régimes d'interactions - prendre une plus large gamme de paramètres en considération."