Без малого сто лет назад физики Грегори Брайт и Джон Уилер теоретически доказали, что из чистого света можно получить материю. Звучит как фантастика, но это вполне согласуется со знаменитой эйнштейновской формулой E = mc². Другое дело, что на практике получить из света (фотонов) материю очень и очень сложно. Но теперь такое явление обнаружено и экспериментально подтверждено.
Согласно теории Брайта и Уилера, которая впоследствии стала называться эффектом Брайта-Уиллера, при взаимодействии двух квантов света (фотонов) возникают две частицы: электрон и позитрон (античастица электрона). Электрон — это вполне себе материя, тогда как позитрон — тоже материя, но с противоположным знаком, то есть антиматерия, как принято говорить.
В природе вокруг себя и даже глубоко во Вселенной мы не наблюдаем антиматерию, что говорит об исключительной редкости столкновений фотонов. Но процессы аннигиляции — самоуничтожение электронов и позитронов при столкновении с выделением двух квантов света в экспериментальных установках наблюдаются давно. Учёные из коллаборации STAR, исследующие подобные явления на коллайдере в Брукхейвенской национальной лаборатории, решили поискать в массиве данных по экспериментам подтверждения эффекта Брайта-Уиллера и нашли их.
Выяснилось, что разгон ядер (ионов) золота до релятивистских скоростей (до 99,99 % от скорости света) и соударение их приводит к эффекту, предсказанному в 1934 году Грегори Брайтом и Джоном Уилером. Разогнанные до таких скоростей частицы сжимаются по оси движения и генерируют сильнейшие электромагнитные поля перпендикулярно оси полёта. Эти электромагнитные поля представляют собой ни что иное, как реальные фотоны — фактически облако фотонов вокруг ядер. Столкновение таких частиц часто сопровождалось столкновением реальных фотонов с фиксацией электронов и позитронов после столкновения.
После изучения массива полученных на коллайдере RHIC данных обнаружились свыше 6000 тыс. фактов соударения фотонов с последующим синтезом материи (электронов и их античастиц позитронов), о чём в издании Physical Review Letters некоторое время назад вышла научная статья. Первый шаг к синтезатору материи сделан, как бы фантастически это ни звучало. Но камнем преткновения, как всегда, будет проблема высочайших энергозатрат.