Теория квантовой электродинамики описывает процесс выделения из вакуума «виртуальных» электронно-позитронных пар – если воздействовать на среду мощным электрическим полем, они перейдут в иное состояние и проявятся в нашем, реальном мире. В Институте прикладной физики РАН предлагают задействовать для этого сверхмощный лазер, то есть, использовать как источник энергии обычный свет.
Авторы идеи – Евгений Неруш и Игорь Костюков, которые экспериментируют с лазером мощностью миллион тераватт, облучая им тонкие листы фольги. Они ожидали увидеть привычное изобилие гамма-лучей и фотонов, однако расчеты показали, что при столкновении света с металлом выделится немало позитронов. Это и есть антиматерия, в самой простой форме.
В квантовой теории существует понятие «квантово-электродинамического каскада». Внутри листа фольги есть избыток свободных электронов, которые при контакте с лучом лазера ускоряются и начинают излучать фотоны. Те, в свою очередь, тут же распадаются на электрон-позитронные пары и процесс повторяется вновь, и вновь. В результате облученный лазером участок наполняется позитронами в количестве, достаточном, чтобы с ними можно было работать, а не только фиксировать факт присутствия.
Костюков и Неруш рассчитали, что распределение позитронов примет форму спирали, что позволит предсказать, где и сколько окажется частиц антиматерии. Это ключик к ее предметному изучению и практическому применению – пока все остается на уровне расчетов, но не за горами тот день, когда российские физики перейдут к практике получения антиматерии.