著名的爱因斯坦方程 E=mc2 首次用于从光中创造物质

　　阿尔伯特爱因斯坦著名的 E=mc2 方程说，如果你将两个足够高能的光子或光粒子相互撞击，你应该能够以电子的形式产生物质，而它的反物质是正电子。在爱因斯坦最著名的方程之一的惊人演示中，物理学家声称第一次用纯光创造了物质。

　　但是这个过程由美国物理学家 Gregory Breit 和 John Wheeler 在 1934 年首次描述，长期以来一直是物理学中最难观察的过程之一——主要是因为碰撞光子需要高能伽马射线，而科学家们还不能制造伽马射线激光器。替代实验表明物质是由多个光子产生的，但从来没有以最确凿地证明这种效果所需的一对一方式产生。

　　但是纽约布鲁克海文国家实验室的研究人员现在相信他们已经找到了一种解决方法。使用实验室的相对论重离子对撞机（RHIC），他们已经能够产生与奇怪转变行为的预测非常匹配的测量值。

　　“在他们的论文中，Breit 和 Wheeler 已经意识到这几乎是不可能做到的。”布鲁克海文实验室的物理学家 Zhangbu Xu在一份声明中说。“激光甚至还不存在！但是 Breit 和 Wheeler 提出了一个替代方案：加速重离子。他们的替代方案正是我们在 RHIC 所做的。”

　　而不是直接加速光子，研究人员加快了两种离子-原子原子核剥夺了他们的电子，因此带正电的-在一个大循环，在不久的碰撞送他们过去彼此之前。由于离子是以非常接近光速运动的带电粒子，因此它们也携带着一个电磁场，其中有一堆不太真实的“虚拟”光子“像云一样与离子一起旅行。”徐解释道。

　　虚粒子是作为存在于真实粒子之间的场中的扰动而非常短暂地突然存在的粒子。它们的质量与其真实对应物的质量不同（与没有质量的真实对应物不同，虚拟光子确实有质量）。在这个实验中，当离子差点从对方身边飞过时，它们的两个虚拟光子云移动得如此之快，以至于它们就像是真实的一样。真实作用的虚拟粒子相撞——产生了科学家们检测到的非常真实的正电子对。

　　为了真实地观察到 Breit-Wheeler 过程，或者使用虚拟粒子尽可能真实，物理学家必须确保他们的虚拟光子表现得像真实的光子。为了检查虚拟光子的行为，物理学家检测并分析了他们实验产生的 6,000 多个正负电子对之间的角度。

　　当两个真实粒子碰撞时，次级产物应该以与两个虚拟粒子不同的角度产生。但是在这个实验中，虚拟粒子的二次产物以与真实粒子的二次产物相同的角度反弹。因此，研究人员可以验证他们看到的粒子是否表现得好像它们是由真实的相互作用产生的。他们已经成功地演示了 Breit-Wheeler 过程。

　　研究人员还测量了系统的能量和质量分布。“它们与真实光子会发生什么的理论计算一致。”布鲁克海文的物理学家丹尼尔勃兰登堡在声明中说。

　　尽管如此，即使它们看起来像真实粒子，实验中使用的虚拟光子仍然不可否认地是虚拟的。这引发了一个问题，即该实验是否是 Breit-Wheeler 过程的真实演示，但这仍然是重要的第一步，直到物理学家开发出足够强大的激光器来显示真实光子的过程。