1934年，格雷戈里·布雷特（Gregory Breit）和约翰·惠勒（John Wheeler）预测，当两个光子相碰时，有可能产生一个电子和一个正电子。根据爱因斯坦著名的质能方程，E=mc²，我们知道能量和物质是可以互换的。例如，在太阳和核电站的核反应中，就可以看到物质转化为能量的普遍发生。然而，物理学家发现，要让一对光子转化为物质-反物质对却出乎意料地困难。

一直以来，科学家从未直接观测到过这种现象。直到最近，一个国际研究团队利用相对论性重离子对撞机（RHIC），对高能光子对撞所产生的6000多对电子和正电子进行了详细分析，证明了他们可以只通过一个单一的步骤就将光直接转化为物质，为布雷特和惠勒的预测提供了首个证据。

不仅如此，他们的研究还证实了另一个重要的预测。1936年，维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）和汉斯·海因里希·欧拉（Hans Heinrich Euler）提出，强大的磁场可以使真空极化，而且这种极化的真空能够根据光子的偏振改变光子的路径。现在，新的研究也首次在实验中证实了这种现象。

这两个结果都得益于RHIC的STAR探测器对接近光速运动的金离子在撞击时产生的粒子的角度分布的测量。研究人员将他们的结果发表在了近期的《物理评论快报》上。

RHIC的STAR实验。｜图片来源：BNL