Physiker haben zuerst Materie aus reiner Energie gewonnen

Wissenschaftler, die am STAR-Detektor im Brookhaven National Laboratory in den Vereinigten Staaten arbeiten, berichteten, dass sie

gelang es, überzeugende Beweise zu erhaltenzwei physikalische Phänomene, die vor mehr als 80 Jahren vorhergesagt wurden – die Bildung von Materie direkt aus Licht und die Tatsache, dass Magnetismus polarisierte Photonen im Vakuum biegen könnte. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

STAR-Physiker verfolgten Interaktionenund suchte nach vorhergesagten Elektron-Positron-Paaren. Aber solche Teilchenpaare können entstehen, auch mit Hilfe kurzfristiger Zustände „virtueller“ Photonen. Um reale Photonen von virtuellen zu unterscheiden, analysierten die Autoren die Muster der Winkelverteilung jedes Elektrons im Verhältnis zu seinem Positronenpartner. Diese Verteilungsmuster unterscheiden sich für Paare, die durch die Wechselwirkung realer und virtueller Photonen entstehen.

Die wichtigste Entdeckung ist, dass PaareElektronen und Positronen, Teilchen aus Materie und Antimaterie, können direkt durch die Kollision sehr energiereicher Photonen erzeugt werden, bei denen es sich um Quantenlichtpakete handelt. Diese Umwandlung von energiereichem Licht in Materie ist eine direkte Folge von Einsteins berühmter Gleichung E = mc², die besagt, dass Energie und Materie (oder Masse) austauschbar sind. Kernreaktionen in der Sonne und in Kernkraftwerken wandeln regelmäßig Materie in Energie um. Nun ist es Wissenschaftlern gelungen, Lichtenergie in nur einem Schritt direkt in Materie umzuwandeln.

Das zweite Ergebnis zeigt, dass der Weg des Lichts,Beim Durchqueren eines Magnetfelds im Vakuum biegt sich das Licht unterschiedlich, je nachdem, wie polarisiert es ist. Diese polarisationsabhängige Ablenkung (Doppelbrechung) tritt auf, wenn Licht bestimmte Materialien durchdringt. (Dieser Effekt ähnelt der Art und Weise, wie wellenlängenabhängige Ablenkung weißes Licht in einen Regenbogen aufspaltet.) Dies ist jedoch der erste Nachweis einer polarisationsabhängigen Ablenkung von Licht im Vakuum.

Beide Ergebnisse resultierten aus der FähigkeitDetektor RHIC STAR  – Solenoid Tracker in RHIC  – misst die Winkelverteilung von Partikeln, die bei Gleitkollisionen von Goldionen entstehen, die sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

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