الضوء الساقط على المادة عادةً ما يتشتت أو يسخّنها. لكن إذا كانت الفوتونات كثيرة جدًا وطاقتها عالية جدًا، يمكن لكمّين من الضوء أن يتصادما ويختفيا، وبدلاً منهما يظهر جسيمان: إلكترون ونقيضه البوزيترون. هذه العملية، التي تنبأ بها العلماء منذ عام 1934، لم يُتمكن حتى الآن من إعادة إنتاجها في المختبر باستخدام فوتونات حقيقية. السبب بسيط: نحتاج في الوقت نفسه إلى حزمة ضوء كثيفة وعالية الطاقة، بالإضافة إلى كاشف يستطيع رصد الجسيمات الناتجة وسط الضوضاء.

تقترح الدراسة الجديدة مسارًا أنيقًا بشكل مدهش. نبضة ليزر فائقة القوة تضرب هدفًا من رغوة بلاستيكية، فينشأ في البلازما تلقائيًا مجال مغناطيسي ملتف حول محور الشعاع. يعمل هذا المجال كقمع: البوزيترونات الناتجة في العمق لا تتطاير في كل اتجاه، بل تنعطف وتطير إلى الخلف، باتجاه الليزر. ولا يكتفي القمع بتدوير الجسيمات، بل يضغطها أيضًا في مخروط ضيق، مثلما يجمع تيار الماء السباحين في دفقة واحدة.

أظهرت الحسابات على حاسوب فائق أن جعل الهدف مزدوج الطبقات، أولًا طبقة منخفضة الكثافة ثم طبقة عالية الكثافة، يزيد إنتاج البوزيترونات بشكل حاد. في الطبقة منخفضة الكثافة، يتاح لليزر الوقت لإنشاء القمع المغناطيسي، بينما في الطبقة الكثيفة تتولد أعداد كبيرة من الأزواج. ونتيجة لذلك، تصل الإشارة في الاتجاه المعاكس إلى 10^6 م.إ.ف^-1 ستر^-1، وهو ما يزيد سطوعًا بمئات المرات عن التصاميم السابقة. هذه الإشارة تقع بالفعل في النطاق الذي التُقطت فيه البوزيترونات في تجارب أخرى.

هذه ليست مجرد حيلة نظرية. يمكن تجميع هذه المنظومة على منشآت ليزر البيتاواط الحالية، كما يمكن استبدال الهدف الرغوي مزدوج الطبقات ببلازما أولية يصنعها الليزر نفسه. إذا نجحت التجربة، سيرى الفيزيائيون لأول مرة الضوء يتحول إلى مادة في صورته النقية. القمع المغناطيسي الذي ينشأ تلقائيًا في البلازما ويقوم بتركيز الجسيمات قد يكون مفيدًا أيضًا لعمليات أخرى لتوليد الأزواج في الحقول القوية.