Pojęcie fotonu/kwantu światła jest nawet dzisiaj kontrowersyjne (chociaż formalizm matematyczny opisu tego obiektu jest bez zarzutów i znajduje zastosowanie techniczne) może dlatego ,że jego początki były dramatyczne.W roku 1913 Max Planck wnioskując o przyznanie członkowstwa Pruskiej Akademii Nauk Albertowi Einsteinowi miał powiedzieć:
“To,że czasami w swoich spekulacjach Einstein docierał do błędnych wniosków ,tak jak na przykład wówczas,gdy sformułował hipotezę kwantów światła, nie powinno podważać jego pozycji”.
Sam Einstein w 1951 roku (na kilka lat przed śmiercią) napisał:
“Blisko 50 lat moich rozważań, nie zbliżyło mnie ani na trochę do odpowiedzi na pytanie -Czym są kwanty światła ?”
Dzisiaj jest modna taka odpowiedź na to pytanie, wyrzucająca pytającego poza nawias z fizyką: “To jest pytanie filozoficzne,a fizyka nie jest filozofią”.Dobra jest to odpowiedź, bo zabezpiecza fizykę przed zarzutem stosowania pojęć wewnętrznie sprzecznych.Ale czy ukrywanie problemów- z wewnętrzną sprzecznością twierdzeń modelu-jest ich rozwiązaniem?Oto kilka przykładówtych problemmów.
Jak kwant światła może mieć pęd, jeśi nie ma masy?Albo: dlaczego kwanty światła czerwonego i fioletowego mają różne pędy, jeśli mają tę samą prędkość? I jeszcze jedno:kwant światła jest ściśle określoną porcją energii,ale jednocześnie z tą porcją związany jest proces falowy .Kwant (porcja) to obiekt lokalizowalny, a ruch falowy(fala) – nie.
W zjawisku fotoelektrycznym musimy równolegle stosować model kwantowy światła [przy ustaleniu energii kinetycznej fotoelektronów], oraz pojęcie natężenia fali świetlnej(czyli model falowy), przy ustaleniu gęstości fotoelektronów,wyzwolonych właśnie przez światło.
Podobnie jest w opisie efektu Comptona: zderzenie kwantu z elektronem ma analogon w zderzeniu kul bilardowych ,ale w nim tkwią pojęcia długości i częstotliwości fal świetlnych, nie podlegające eliminacji.
Natura światła jest zagadkowa, ze swą imanentną sprzecznością ontologiczną. Może światło-tym faktem- stawia przed nami ułomność umysłu naszego, wobec intensywności i mocy głębi tajemnicy Bytu? W następnych spotkaniach z Czytelnikiem poszerzę panoramę tych sprzeczności.
Dzieje poznawania natury światła, są bardzo rozległe w czasie.Może nawet powstanie i rozwój fizyki, są wyznaczone przez te właśnie dzieje? Promień laserowy i akcja laserowa, dzieli je na dwa okresy i ten najświeższy, otwierający nową epokę światła,w której pytanie: “skąd i dlaczego materia we wszechświecie?” , być może znajdzie eksperymentalną odpowiedź.
Od ponad 80 lat, fizyka teoretyczna ma model procesu zamiany światła na substancję materialną,na cząstki elementarne((Breit-Wheeler,1934, [1]),lecz nikt do tej pory nie przedstawił schematu technicznego, realizacji tego modelu,ani go nie zrealizował w laboratorium fizycznymwzadawalającysposób.
Niedwno ,ukazał się raport z symulacji cyfrowej nowego projektu eksperymentu kreacji par cząstka-antycząstka[4] , który technicznie nie przedstawia takich trudności jak wszystkie poprzednie.Eksperyment wymaga zastosowania lasera o wielkiej mocy,a jego ogólna idea była zaprezentowana już w roku 2014 [2]i w roku 2016 [3].
Grupa badawcza z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, pod kierunkiem Alexeya Arefiewa[4] zbadała symulacyjnie wytwarzanie materii ze światła,a ściśle pisząc : w efekcie zderzenia kwantów promieniowania gamma g.
Promień lasera o mocy kilku petawatów ( 1petawat=10^15watów =1000000000000000 watów.pada na target (metal o dużej gęstości o średnicy 5mikronów) i rozpędza swobodne elektrony do prędkości przyświetlnych.Strumień tych elektronów wytwarza pole magnetyczne o bardzo dużym natężeniu, miliony razy większym od natężenia pola agnetycznego Ziemi,a zbliżonym do pola magnetycznegi gwiazdy neutronowej).To pole, emituje promieniowania gamma, które rozdzielone na dwa promienie zderzające się, tworzą – przez bardzo krótki moment – pary cząstek materii i antymaterii.
Metoda ta ma wysoką wydajność produkcji par cząstek: od dziesiątek do setek tysięcy par zrodzonych w wyniku jednego zderzenia promieni gamma,gdy w eksperymencie Stanforda z 1997 roku (wymagajacego dodatkowegostrumieniawysokoenergetycznych elektronów) otrzymano jedną parę na 100 zdjęć.Eksperyment symulacyjny Areviewa, kopiuje procesy powstawania materii ze światła w pierwszych minutach istnienia wszechswiata.
Literatura
[1]G. Breit ,J.A. Wheeler “Collision of Two Light Quanta”. Physical Review. 46 (12): 1087–1091,12.12.1934
[2]O. J. Pike, F. Mackenroth, E. G. Hill & S. J. Rose A photon–photon collider in a vacuum hohlraum,A photon–photon collider in a vacuum hohlraum,18.005.2014,Nature Photonics volume 8, pages434–436(2014)
[3] Ribeyre,and all, “Pair creation in collision of γ-ray beams produced with high-intensity lasers”. Physical Review E. 93 (1),2016, arXiv:1504.07868.
[4]A. Arefiew,T. Wang, andAll, Power Scaling for Collimated -Ray Beams Generated by Structured Laser-Irradiated Targets and Its Application to Two-Photon Pair Production,Phys. Rev. Applied 13, 054024 ,11 May 2020
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS