一个由大阪大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员组成的团队，成功模拟了通过光子碰撞生成物质的过程。他们的研究方法突破了现代激光的强度限制，利用现有技术即可实现。这项研究可能为验证粒子物理学标准模型等长期存在的理论提供实验依据，并可能促使对这些理论的修正。
量子物理学中最引人注目的预言之一是物质可以完全由光（光子）生成，实际上，某些被称为脉冲星的天体已经实现了这一点。尽管在实验室中尚未直接生成物质，但这一过程的实现将为深入测试基本量子物理理论及宇宙的基本构成提供新的可能性。
在《物理评论快报》上发表的研究中，大阪大学的研究团队模拟了光子-光子碰撞的条件，完全依赖激光进行实验。在当前可用的激光强度下，这种简单且易于实现的设置使其成为近期实验的有力候选者。
理论上，光子-光子碰撞是宇宙中物质生成的基本方式之一，这一过程源于爱因斯坦著名的方程E=mc2。实际上，研究人员已经通过高速加速的金属离子（如金离子）间接地从光中生成了物质。在极高的速度下，每个离子被光子包围，当它们相互碰撞时，就会产生物质和反物质。
然而，由于需要极高功率的激光，单独使用激光在现代实验室中进行物质生成实验面临挑战。因此，模拟如何实现这一过程可能会带来实验上的突破，这正是研究人员所致力的方向。
“我们的模拟结果表明，致密等离子体在与激光强电磁场相互作用时，可以自组织形成光子-光子对撞机，”该研究的主要作者杉本博士解释道。“这个对撞机中包含的伽马射线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百万倍。”
在对撞机中，光子-光子碰撞会产生电子-正电子对，正电子则被激光产生的等离子体电场加速，从而形成正电子束。
加州大学圣地亚哥分校的合著者Arefiev教授表示：“这是首次在相对论条件下模拟线性布雷特-惠勒过程中的加速正电子。我们相信我们的建议在实验上是可行的，并期待在现实中实施。”
支持这项研究的美国国家科学基金会项目主任维亚切斯拉夫·卢金博士指出：“这项研究展示了在实验室环境中探索宇宙奥秘的潜在方法。今天和未来的高功率激光设备的可能性变得更加引人注目。”
