Trasformare luce in materia: forse è possibile

Animazione della collisione fra due fotoni, in verde. © ATLAS / LHC
E = mc² è indiscutibilmente l'equazione più famosa della fisica. Mette in relazione l'energia e la massa, ma è qualcosa di molto di più. I fisici di quasi un secolo fa, guardando quest'equazione, capirono che c'era dell'altro.
Per quasi 80 anni, i fisici si sono domandati se fosse possibile trasformare fisicamente la luce in materia – un'idea fantascientifica, all'apparenza. Ma, pochi giorni fa, un team di scienziati ha dimostrato che è possibile verificare questa teoria, costruendo un nuovo tipo di collisore di particelle.
Il concetto sviluppato dagli scienziati prevede l'utilizzo di un nuovo collisore di fotoni che potrebbe essere realizzato con tecnologie di cui già disponiamo.
«Nonostante il concetto teorico sia semplice, è stato molto difficile verificarlo sperimentalmente», spiega Oliver Pike dell'Imperial College di Londra. «Siamo stati in grado di sviluppare l'idea del collisore molto velocemente, ma il design sperimentale che proponiamo potrà essere portato a termine con facilità».
Nel 1934, i fisici Gregory Breit e John Wheeler ipotizzarono che, facendo scontrare due fotoni, si potessero creare un elettrone e un positrone: dalla luce, in sostanza, si sarebbe passati alla materia. Fino ad allora, però, il concetto non era mai riuscito a passare dai libri di testo al laboratorio.
Nei reattori a fissione o nelle armi atomiche, una piccola quantità di materia è in grado di rilasciare quantità esponenziali di energia: la bomba che rase al suolo Hiroshima conteneva solo una sessantina di chili di uranio. Ragionando al contrario, si potrebbe intuire che per ottenere una piccola quantità di materia sia necessaria una quantità esponenziale di energia. Ma, per fortuna, non è così.
L'esperimento proposto dagli scienziati non richiede una grande quantità di energia, anzi, sarà formato solamente da fotoni.
Secondo il progetto, un laser ad alta intensità dovrebbe accelerare degli elettroni fino a quasi la velocità della luce, facendoli collidere contro una lastra di oro e creando un lampo di fotoni miliardi di volte più energetici della luce visibile. In contemporanea, un altro raggio laser sarebbe proiettato contro un hohlraum, un piccolo contenitore realizzato in oro, che creerebbe un campo di radiazioni in grado di ospitare fotoni. Il raggio di fotoni sarebbe poi indirizzato verso il centro del contenitore. La collisione fra i due diversi gruppi di fotoni darebbe origine a elettroni e positroni – cioè materia. Un rilevatore, infine, traccerebbe le firme della materia e dell'antimateria originate dallo scontro.
«Dopo qualche ora di ricerca sulle varie applicazioni degli hohlraum al di fuori del loro ruolo tradizionale nella ricerca sulla fusione nucleare, siamo rimasti sorpresi quando abbiamo scoperto che fornivano le condizioni perfette per creare un collisore di fotoni», prosegue Pike. «La gara per condurre l'esperimento è partita!»
Trasformare luce in materia: forse è possibile Trasformare luce in materia: forse è possibile Reviewed by Pietro Capuozzo on 30.5.14 Rating: 5
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