Thí nghiệm sẽ là một minh chứng nữa cho phương trình E = mc^2 nổi tiếng của Einstein. Minh họa của một nghệ sĩ về một sao xung – một ngôi sao neutron quay nhanh. (Ảnh: Olena Shmahalo cho NANOGrav)
Theo các nhà vật lý chạy mô phỏng để khám phá ứng dụng thực tế của một phương trình nổi tiếng thế giới, điều khiển plasma để làm cho photon va chạm và tạo ra vật chất.
Phương trình của quá trình nói trên là phương trình thiết lập mối quan hệ giữa năng lượng và khối lượng của Einstein, E = mc^2. Tức là, phương trình này cho rằng năng lượng và khối lượng là tương đương khi khối lượng được nhân với bình phương tốc độ ánh sáng.
Gần đây, một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Osaka và Đại học California, San Diego dẫn đầu đã mô phỏng sự va chạm của các photon bằng tia laser; kết quả của họ gợi ý rằng các va chạm sẽ tạo ra các cặp electron và positron. Các positron—phản hạt của electron— sau đó có thể được gia tốc bởi điện trường của laser để tạo ra một chùm positron.
Trong một thông thông cáo từ Đại học Osaka, Alexey Arefiev, nhà vật lý tại Đại học California, San Diego và đồng tác giả của bài báo, cho biết: “Chúng tôi cảm thấy rằng đề xuất của chúng tôi khả thi về mặt thực nghiệm, và chúng tôi mong muốn được triển khai trong thực tế”.
Thông cáo cho biết thêm, việc thiết lập thí nghiệm này là khả thi với các cường độ laser hiện có. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng để kiểm tra các thiết lập thí nghiệm tiềm năng và tìm thấy một trường hợp đáng chú ý.
Sự va chạm photon-photon sử dụng quy trình Breit-Wheeler để tạo ra vật chất. Quy trình này có thể xảy ra tại một nơi có những điều kiện vật lý cực đoan xa xôi trong vũ trụ – chẳng hạn nơi các ngôi sao sinh ra và chết đi, nơi thời gian dường như dừng lại. Vào năm 2021, một nhóm nghiên cứu khác cho rằng lõi của các sao neutron có thể là nơi cho một quá trình tương tự, trong đó các hạt vật chất tối có thể chuyển đổi thành photon.
Các sao neutron quay nhanh được gọi là sao xung và môi trường năng lượng cao của chúng là nơi vật chất có thể được tạo ra từ ánh sáng. Theo NASA, các sao xung sở hữu trường mạnh nhất từng được biết đến, có thể quay hàng nghìn vòng mỗi giây và phát ra tia gamma.
Sao xung cũng là công cụ hữu ích để đo sóng hấp dẫn trong không gian. Đầu năm nay, năm nhóm hợp tác mảng thời gian sao xung (pulsar timing array) khác nhau đã tìm thấy cái mà họ nghi ngờ là quan sát đầu tiên về nền sóng hấp dẫn. Nói một cách đơn giản, đây là những gợn sóng không thời gian ở mức gần như không thể nhận thấy được. Mặc dù rất khó quan sát chi tiết về sao xung từ xa, nhưng các nhà vật lý có thể cố gắng mô phỏng chúng.
Vyacheslav Lukin, giám đốc chương trình tại Quỹ khoa học quốc gia, nơi hỗ trợ nghiên cứu gần đây, cho biết: “Nghiên cứu này cho thấy một cách tiềm năng để khám phá những bí ẩn của vũ trụ trong môi trường phòng thí nghiệm”.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.
Theo Gizmodo
NTD Việt Nam