Trasformare la luce in materia? Possibile, secondo gli scienziati

Tre fisici dell'Imperial College di Londra sostengono di aver scoperto come creare della materia partendo da un fascio di luce, realizzando un'impresa reputata impossibile fin da quando tale idea venne teorizzata ben ottant'anni fa. Dopo un giorno di studi serrati in un piccolo ufficio del loro laboratorio di fisica, i ricercatori avrebbero infatti trovato una soluzione relativamente semplice per dimostrare sperimentalmente una teoria che per prima venne descritta da Gregory Breit e John Wheeler nel 1934.

All'origine dell'Universo

All'epoca dei propri studi, Breit e Wheeler suggerirono che sarebbe stato possibile trasformare un fascio di luce in materia. Come? Cercando un modo per far entrare in collisione due fotoni (le particelle elementari della luce) e generando così dallo scontro un elettrone ed un positrone, ossia l'antiparticella dell'elettrone. Gli scienziati, tuttavia, sottolinearono anche che non si aspettavano che qualcuno avrebbe mai dimostrato fisicamente questa loro ipotesi: e, in effetti, esperimenti e test di laboratorio condotti fino ad ora non hanno mai dato modo di osservare risultati simili. Oliver Pike e i suoi colleghi, invece, in uno studio reso noto attraverso un articolo pubblicato da Nature Photonics, credono fermamente che la teoria potrebbe divenire pratica. Il loro "photon-photon collider", in grado di convertire luce in materia basandosi su tecnologie già disponibili, permetterà nuovi tipi di esperimenti come questo. Ciò consentirà, secondo i ricercatori, di ricreare in laboratorio un processo estremamente importante ossia quello che, durante i primi 100 secondi successivi al Big Bang, provocò la comparsa della materia nel nostro Universo. Tale fenomeno è riscontrabile soltanto nei Gamma-Ray Burst, le più grandi esplosioni di energia che avvengono nell'Universo, nonché uno dei maggiori misteri irrisolti della fisica.

L'esperimento

La dimostrazione della teoria di Breit-Wheeler costituirebbe una sorta di ultimo fondamentale tassello nel mosaico che descrive i modi in cui la materia interagisce con la luce: basti ricordare che del medesimo mosaico fanno parte la teoria sull'effetto fotoelettrico di Einstein del 1905 e quella di Dirac sull'annichilazione di elettroni e positroni del 1930, entrambe insignite di premio Nobel. Per procedere, i fisici hanno pensato ad una sperimentazione in due fasi: innanzitutto un potente laser ad alta intensità accelererà i fotoni, portandoli poco al di sotto della velocità della luce, fino a farli finire contro una lastra d'oro, al fine di creare un fascio di fotoni un miliardo di volte più energetico della luce visibile. Successivamente ricorreranno ad uno strumento chiamato hohlraum (che è il termine tedesco che sta per "stanza vuota"), simile ad una piccola lattina in oro: le sue pareti saranno surriscaldate anch'esse con un altro laser, dopodiché i fotoni del primo passaggio saranno indirizzati al centro dell'hohlraum. Le particelle di luce provenienti da queste due fonti, in buona sostanza, dovrebbero collidere dando origine ad elettroni e positroni la cui formazione potrà essere esaminata una volta fuori dalla stanza vuota artificiale. Possibile? Non resta che aspettare i prossimi 12 mesi, termine entro il quale l'esperimento dovrebbe essere condotto.