Laboratoryjna reakcja z pogranicza czarnych dziur

[KopalniaWiedzy.pl 355]

Gdy światło trafia w jakiś obiekt, część tego światła jest odbijana od jego powierzchni. Jednak gdy obiekt porusza się niezwykle szybko, a światło jest bardzo intensywne, zaczynają zachodzić zjawiska wykraczające poza klasyczną fizykę. Elektron może np. tak mocno odczuć oddziaływanie światła, że wpadnie w wibracje, które spowodują jego spowolnienie wskutek utraty energii. Zjawisko takie nazywane jest reakcją promieniowania. Naukowcy sądzą, że reakcje promieniowania zachodzą wokół czarnych dziur i kwazarów. Pomiary tego zjawiska pozwoliłyby więc odkryć kolejne tajemnice wszechświata.

Teraz, po raz pierwszy w historii, fizycy z Imperial College London uzyskali reakcję radiacji w laboratorium. Wykorzystali w tym celu promień lasera bilion razy jaśniejszy niż powierzchnia Słońca oraz wysoko energetyczny strumień elektronów.

Fotony odbijające się od powierzchni obiektu, który porusza się z prędkością bliską prędkości światła zyskują dodatkową energię, co przejawia się zmianą światła widzialnego w całe spektrum, aż do wysoko energetycznego promieniowania gamma włącznie. To właśnie zaobserwowanie tego zjawiska stało się dowodem, że naukowcy osiągnęli swój cel.

Wiedzieliśmy, że udało nam się zderzyć oba strumienie [światło i elektrony - red.] gdy zarejestrowaliśmy bardzo jasne wysoko energetyczne promieniowanie gamma. Dokładne wyniki uzyskaliśmy, gdy porównaliśmy to światło z energią strumienia elektronów po zderzeniu. Odkryliśmy, że ma on niższą energię niż wcześniej, co było dowodem na reakcję promieniowania, mówi jeden z autorów badań, doktor Stuart Mangles.

W tym zjawisku najbardziej fascynował mnie zawsze fakt, że elektrony są wyhamowywane przez promień światła o grubości ułamka grubości włosa równie efektywnie, jak przez milimetrową warstwę ołowiu. To coś niesamowitego, dodaje profesor Alec Thomas z Lancaster University.

Uzyskane dane lepiej zgadzają się z teoretycznym modelem opracowanym na podstawie elektrodynamiki kwantowej, niż z równaniami Maxwella, co może doprowadzić do powstania nowych modeli kwantowych.

Eksperyment udało się przeprowadzić dzięki skupieniu zaledwie 40-femtosekundowego promienia lasera na przestrzeni kilku mikrometrów. Całość musiała być idealnie zsynchronizowana z ruchem przelatującego strumienia elektronów.

Autorzy eksperymentów dodają, że potwierdzenie teoretycznych modeli wymaga przeprowadzenia kolejnych badań z jeszcze większą intensywnością światła i większą energią elektronów. Mają zamiar przeprowadzić takie prace już w ciągu najbliższych kilkunastu miesięcy.

« powrót do artykułu