Stel je voor dat je de omstandigheden van een neutronenster in een laboratorium nabootst. Recente ontwikkelingen in lasertechnologie maken dit werkelijkheid en openen deuren om extreme fysica te verkennen die voorheen beperkt was tot astrofysische omgevingen.
Onderzoekers in de Verenigde Staten, ondersteund door de National Science Foundation en het Air Force Office of Scientific Research, gebruiken multi-petawatt lasers om ultra-sterke magnetische velden in dicht plasma te genereren. Simulaties tonen aan dat magnetische velden van meer dan 4 gigaGauss kunnen worden bereikt, wat de sterkte benadert die wordt gevonden in magnetosferen van neutronensterren.
Deze intense magnetische velden faciliteren de productie van hoogenergetische gammastralenbundels en, opmerkelijk genoeg, de creatie van elektron-positronparen rechtstreeks uit licht. Deze doorbraak maakt de studie van relativistische magnetische herverbinding en stralingsgedomineerde elektronendynamica mogelijk, en biedt potentiële toepassingen in nieuwe diagnostische hulpmiddelen, compacte deeltjesbronnen en verbeterde modellen van kosmische verschijnselen.
Het vermogen om gammastralenbundels te genereren maakt ook de weg vrij voor het creëren van materie uit licht via het Breit-Wheeler-proces. Simulaties voorspellen dat het botsen van gammastralenbundels geproduceerd door lasers miljoenen elektron-positronparen kan opleveren, een aanzienlijke sprong voorwaarts ten opzichte van eerdere experimenten.
Bovendien hebben wetenschappers ontdekt dat een enkele laserbundel een plasma zelf kan organiseren in een foton-fotoncollider, die gammastralen uitzendt in zowel voorwaartse als achterwaartse richting. Deze innovatieve aanpak vereenvoudigt het proces van het creëren van materie uit licht, waardoor het experimenteel haalbaarder wordt en mogelijk leidt tot compacte, lasergebaseerde positronbronnen voor materiaalkarakterisering en antimaterieonderzoek.