Wyobraź sobie odtworzenie warunków panujących w gwieździe neutronowej w laboratorium. Ostatnie postępy w technologii laserowej umożliwiają realizację tego celu, otwierając drzwi do eksploracji ekstremalnej fizyki, która wcześniej ograniczała się do środowisk astrofizycznych.
Naukowcy w Stanach Zjednoczonych, wspierani przez National Science Foundation i Air Force Office of Scientific Research, wykorzystują lasery multi-petawatowe do generowania ultra-silnych pól magnetycznych w gęstej plazmie. Symulacje pokazują, że można osiągnąć pola magnetyczne przekraczające 4 gigaGaussy, zbliżone do siły występującej w magnetosferach gwiazd neutronowych.
Te intensywne pola magnetyczne ułatwiają produkcję wysokoenergetycznych wiązek promieniowania gamma i, co zaskakujące, tworzenie par elektron-pozyton bezpośrednio ze światła. To przełomowe odkrycie umożliwia badanie relatywistycznego łączenia magnetycznego i dynamiki elektronów zdominowanej przez promieniowanie, oferując potencjalne zastosowania w nowych narzędziach diagnostycznych, kompaktowych źródłach cząstek i ulepszonych modelach zjawisk kosmicznych.
Zdolność do generowania wiązek promieniowania gamma toruje również drogę do tworzenia materii ze światła poprzez proces Breit-Wheelera. Symulacje przewidują, że zderzenie wiązek promieniowania gamma wytwarzanych przez lasery może dać miliony par elektron-pozyton, co stanowi znaczący skok w porównaniu z poprzednimi eksperymentami.
Ponadto naukowcy odkryli, że pojedyncza wiązka laserowa może samoorganizować plazmę w kolider foton-foton, emitując promieniowanie gamma zarówno w kierunku do przodu, jak i do tyłu. To innowacyjne podejście upraszcza proces tworzenia materii ze światła, czyniąc go bardziej wykonalnym eksperymentalnie i potencjalnie prowadząc do kompaktowych, laserowych źródeł pozytonów do charakteryzacji materiałów i badań antymaterii.