E=mc2：人类首次直接观察到光转化为质量

机器之心

发布于 2023-05-09 17:40:14

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机器之心编辑部

高能离子 > 加速到 99% 光速进行碰撞 > 诱发强电磁场 > 产生虚光子 > 虚光子相互作用 > 产生真实光子（光）> 真实光子碰撞 > 电子 / 正电子对（物质）产生。

我们都知道爱因斯坦的质能方程式 E=mc^2。

式中 E 为能量，m 为质量，c 为光速，后者是一切物质运动速度的最大极限。

1905 年，著名物理学家阿尔伯特・爱因斯坦创建了关于时空观的革命性的理论――狭义相对论，这是一个能够正确描述高速世界运动规律的理论。在讨论了高速运动中的空间与时间的关系后，爱因斯坦在关于狭义相对论的第二篇短文中论述了质量与能量的关系，其最引人入胜的含义之一是物质和能量是可以互换的。

在理论推出后的几十年里，人类对于能量的应用升上了一个新的台阶：物质所具有的原子能比化学能大几百万倍以至一千万倍以上，不论是核反应堆还是核武器中的原子弹和氢弹，在发生反应的同时反应物的质量会减少一部分，质量可以转变成为能量。

但这只是应用的一半，换句话说，我们应该也可以从纯能量（例如光）中创造物质。这个过程被称为物质创造或配对产生，最早由物理学家格雷戈里・布莱特（Gregory Breit）和约翰・惠勒（John Wheeler）于 1934 年提出。然而，多年来它一直难以被实证，因为它需要极高能量的光子相互碰撞并产生电子 - 正电子对。

近日，来自纽约布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）的一组科学家报告了人们第一次直接观察到光一步产生物质。他们使用了相对论重离子对撞机 (RHIC)，这是一种强大的粒子加速器，可以以接近光速的速度粉碎重离子。通过这样做，他们创造了包含虚光子的强电磁场，虚光子是场中的短暂干扰，表现得像真实的光子。