新概念的基础是一小块塑料，由微米级细通道纵横交错。它充当两个激光器的目标。它们同时向街区发射超强脉冲，一个来自右侧，另一个来自左侧。“当激光脉冲穿透样品时，它们中的每一个都会加速极快的电子云，”HZDR 物理学家 Toma Toncian 解释说。“然后，这两个电子云以全力冲向彼此，与沿相反方向传播的激光相互作用。” 接下来的碰撞是如此剧烈，以至于它产生了极其大量的伽马量子——能量甚至高于 X 射线的光粒子。

伽马量子群如此密集，以至于光粒子不可避免地相互碰撞。然后疯狂的事情发生了：根据爱因斯坦著名的公式 E=mc 2，光能可以转化为物质。在这种情况下，应主要创建正负电子对。正电子是电子的反粒子。项目负责人、加州大学圣地亚哥分校的物理学家 Alexey Arefiev 描述说，这个过程的特别之处在于“伴随着它的非常强的磁场”。“这些磁场可以将正电子聚焦成一束并强烈加速它们。” 数量上：在仅 50 微米的距离内，粒子应该达到 1 千兆电子伏 (GeV) 的能量——这个大小通常需要一个成熟的粒子加速器。

成功的计算机模拟

为了了解这个不寻常的想法是否可行，该团队在精心设计的计算机模拟中对其进行了测试。结果令人鼓舞;原则上，这个概念应该是可行的。“我很惊讶最终产生的正电子在模拟中形成了高能束束，”Arefiev 高兴地说。更重要的是，新方法应该比以前的想法更有效，其中只向单个目标发射单个激光脉冲：根据模拟，“激光双击”应该能够产生高达 100,000 倍的能量正电子比单一处理概念。

“此外，在我们的案例中，激光不必像其他概念中那样强大，”Toncian 解释道。“这可能会使这个想法更容易付诸实践。” 然而，世界上只有少数地方可以实施该方法。最合适的将是 ELI-NP(极光基础设施核物理)，这是罗马尼亚独特的激光设施，主要由欧盟资助。它有两个超强激光，可以同时向一个目标发射——这是新方法的基本要求。

在汉堡的首次测试

然而，必要的初步测试可以事先在汉堡进行：欧洲 XFEL，世界上最强大的 X 射线激光器，就在那里。HZDR 在这个大型设施中发挥着重要作用：它领导着一个名为 HIBEF 的用户联盟，该联盟一直针对处于极端状态的物质有一段时间。“在 HIBEF，来自 HZDR 的同事与耶拿的亥姆霍兹研究所一起，正在开发一个平台，该平台可用于实验测试磁场是否真的像我们的模拟预测的那样形成，”Toma Toncian 解释道。“这应该很容易通过欧洲 XFEL 的强大 X 射线闪光进行分析。”