In den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts behaupteten zwei Physiker, dass aus Materie Licht geschaffen werden kann. Versuche eines experimentellen Nachweises dieses Postulats scheiterten bislang. Genau 80 Jahre später könnte es gelingen – mit erstaunlich einfachen Methoden.

Die Physiker Gregory Breit und John Weeler erklärten im Jahr 1934, dass aus Licht Materie entstehen könne. Ihrer Theorie folgend würde die Kollision zweier Photonen ausreichen, um ein Elektron und ein Positron zu erzeugen. Aus zwei masselosen Lichtteilchen würden also zwei Teilchen mit Masse hervorgehen, also Materie. Diese Breit-Wheeler-Theorie gehört heute zu den sieben grundlegenden theoretischen Vorhersagen der Quantenelektrodynamik. Allerdings: Experimentell bewiesen werden konnte sie bisher nicht

Photon-Photon-Collider
Ein britisches Forscherteam vom Imperial College in London hat nun allerdings im Fachmagazin Nature Photonics ein Konzept für ein Experiment vorgestellt, das die Erzeugung von Materie aus Licht erstmals praktisch nachweisen kann. Wie sie erklären, läuft der Versuch in zwei Schritten ab. Zunächst wird ein extrem energiereicher Elektronenstrahl auf eine Goldplatte geschossen. Dabei entsteht eine Bremsstrahlung in Form von Gammastrahlung. Für den zweiten Schritt des Experiments benötigt man einen sogenannten Vakuum-Hohlraum – eine winzige Aushöhlung in einem weiteren Goldstück. Der Innenraum der Goldschale wird auch durch Photonen augeheizt und es entsteht ein Strahlungsfeld. In dieses Feld wird nun der energiereiche Photonenstrahl aus dem ersten Schritt gerichtet. Kollidieren Photonen aus Strahl und Feld, entsteht jeweils ein Paar aus Elektron und Positron. Diese sollen sich mit Detektoren nachweisen lassen, wenn sie die Vakuumkammer verlassen. Photon-Photon-Collider nennen die Forscher diesen Aufbau.

Das Experiment ahmt einen Prozess nach, der in den ersten 100 Sekunden nach dem Urknall abgelaufen ist und der in einem Gammablitz vorkommt. Aus reiner Energie läßt sich also Materie verstofflichen und keine der zugrundeliegenden Technologien muss neu erfunden oder entwickelt werden. Den umgekehrten Prozess hat der Mensch schon vor rund 70 Jahren gemeistert – mit verheerenden Auswirkungen. Die Atombombe demonstrierte der Welt die plötzliche Umwandlung von Materie in Energie.

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