Još davne 1934. američki znanstvenici Gregory Breit i John Wheeler predstavili su najjednostavniji koncept kojim bi se u sudaru dva fotona svjetlosti mogle stvoriti dvije čestice - elektron i pozitron (antičestica elektrona). Svoje ideje potkrijepili su uvjerljivim teorijskim izračunima, međutim nikada nisu očekivali da će ih itko uspjeti realizirati u praksi.

Hipotezu do danas nisu potvrdila ni laboratorijska promatranja ni eksperimentalni pokušaji, a mnogi su znanstvenici smatrali da nikada ni neće.

Međutim u novoj studiji predstavljenoj u časopisu Nature Photonics trojica fizičara iz Imperial's Blackett Physics Laboratoryja i Instituta za nuklearnu fiziku Max Planck uspjeli su dokazati da se Breit-Wheelerova teorija može ostvariti u praksi i to pomoću tehnologije koja je već dostupna.

'Mada su svi fizičari prihvatili to da je teorija točna, kada su je Breit i Wheeler prvi put predstavili, nitko nije očekivao da će se ikada moći potvrditi u laboratoriju. Danas, 80 godina kasnije, dokazali smo da su bili u krivu. Ponajviše nas je iznenadilo otkriće da možemo izravno stvoriti materiju iz svjetlosti uz pomoć tehnologije kakvu već imamo u Velikoj Britaniji. Budući da smo teoretičari, pozivamo eksperimentalce da upotrijebe naše ideje i ostvare ovaj ključni eksperiment', rekao je profesor Steve Rose s Odsjeka za fiziku na Imperial Collegeu u Londonu.

Dokaz u dvije faze

Eksperiment koji je osmislio tim sastoji se od dva ključna koraka. U prvom bi znanstvenici ubrzali elektrone do brzina tek neznatno manjih od brzine svjetlosti i ispalili ih u zlatnu šipku kako bi stvorili zraku fotona milijun puta veće energije od vidljivog svjetla.

U drugoj fazi eksperimenta fizičari bi moćnim laserom ispalili zraku u unutrašnju površinu zlatne kapsule nazvane hohlraum kako bi stvorili svjetlost sličnog sjaja kakav zrače zvijezde. Zraku fotona stvorenu u prvoj fazi eksperimenta trebalo bi usmjeriti kroz središte kutije kako bi se fotoni iz dva različita izvora sudarili te stvorili elektrone i pozitrone. Konačno, kada oni izađu iz kutije, bilo bi ih moguće detektirati.

'Iako je teorija konceptualno jednostavna, do sada ju je bilo vrlo teško eksperimentalno potvrditi. Vrlo brzo uspjeli smo razviti ideju o sudaraču, a eksperimentalni dizajn koji predlažemo može se relativno lako izvesti uz postojeću tehnologiju... Sada počinje utrka da se eksperiment dovrši', rekao je voditelj istraživanja Oliver Pike.

Eksperiment bi trebao biti još jedna zorna potvrda predviđanja teorije koja je poznata kao kvantna elektrodinamika te Einsteinove jednadžbe E=mc2. Teoretičari očekuju da bi se eksperiment mogao ostvariti za manje od godine dana. Ako uspije, omogućit će nova istraživanja ponašanja subatomskih čestica.

Andrei Seryi, direktor John Adams Instituta na Sveučilištu Oxford, kaže kako je zadivljujuće znati da se stvari koje ranije nismo smatrali povezanima, poput materije i energije ili čestica i svjetlosti, mogu pretvarati jedna u drugu.

'Hoćemo li u budućnosti moći pretvarati energiju u vrijeme i obratno?', zapitao se fizičar.