大阪大学的研究人员模拟了光子-光子与激光的碰撞，有可能为在实验室中从光中产生物质铺平道路。量子物理学的这一进步为理解宇宙的组成和发现新的物理学带来了希望。
由大阪大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员领导的一个团队使用模拟来证明如何仅从光中实验产生物质，这在未来可能有助于测试关于宇宙组成的长期理论。
量子物理学最引人注目的预言之一是，物质可以仅由光产生，事实上，被称为脉冲星的天体实现了这一壮举。以这种方式直接产生物质尚未在实验室中实现，但它可以进一步测试基础量子物理学理论和宇宙的基本组成。
在最近发布在《物理评论快报》上的一项研究中，由大阪大学研究人员领导的一个团队仅通过使用激光就模拟了光子-光子碰撞的条件。在目前可用的激光强度下，设置简单且易于实施，使其成为近期实验实施的有前途的候选者。
由在等离子体中传播的强激光脉冲驱动的自组织光子对撞机的图像。
光子-光子碰撞理论上是宇宙中物质产生的基本手段，它源于爱因斯坦著名的方程 E=mc2。事实上，研究人员已经间接地从光中产生了物质：通过高速加速金属离子相互融合。在如此高的速度下，每个离子都被光子包围，在相互掠过时，会产生物质和反物质。
然而，由于需要极高功率的激光器，在现代实验室中仅使用激光进行实验生产物质具有挑战性。模拟如何在实验室中实现这一壮举可能会带来实验突破，所以这就是研究人员着手做的事情。
“我们的模拟表明，当与激光的强电磁场相互作用时，致密等离子体可以自组织形成光子 - 光子对撞机，”该研究的主要作者Sugimoto博士解释说。“这个对撞机包含密集的伽马射线群，密度是等离子体中电子密度的十倍，其能量是激光中光子能量的一百万倍。
由强激光脉冲驱动的自组织光子对撞机(a)等离子体密度，(b)磁道，(c)发射光子的角度分布。
对撞机中的光子-光子碰撞产生电子-正电子对，正电子被激光产生的等离子体电场加速。这会产生正电子束。
“这是在相对论条件下从线性Breit-Wheeler过程加速正电子的首次模拟，”UCSD的合著者Arefiev教授说。“我们认为我们的提议在实验上是可行的，我们期待在现实世界中实施。支持这项工作的美国国家科学基金会项目主任维亚切斯拉夫·卢金博士说：“这项研究展示了一种在实验室环境中探索宇宙奥秘的潜在方法。今天和明天的高功率激光设备的未来可能性变得更加有趣。
这项工作在《星际迷航》中虚构的物质-能量转换技术中的应用仍然只是：虚构。然而，这项工作有可能帮助实验证实宇宙组成的理论，甚至可能有助于发现以前未知的物理学。
