将光转化为物质与反物质，这一构想是否可能实现？
回溯至1905年，爱因斯坦发表了一篇篇幅极短的学术论文。或许连他自己都未曾预料到，这篇简短的论述竟蕴含着足以重塑世界格局的深远影响。
该论文深入探讨了如何运用狭义相对论阐释放射性元素衰变过程中的一种异常现象：某些镭盐释放出的粒子，其携带的能量超越了其化学成分所能解释的范围。爱因斯坦提出，这些过剩的能量源自原子核内部粒子质量的损耗。这一洞见构成了质能方程E=mc²的理论基石。
质能方程揭示了物质与能量在本质上的等价性，如同硬币的两面不可分割。该方程还表明，物体的显性质量与能量并非恒定不变，而是与其观察者的相对运动状态息息相关。物质与能量之间错综复杂的关联，与时空维度之间的关系呈现出惊人的相似性。正是这种关联性，使得在特定条件下，质量能够转化为能量。这一原理为核武器的研发提供了科学依据。
放射性元素的衰变过程，正是这一转化机制的天然体现。同样的原理也能够解释恒星发光发热的奥秘：它们的核心通过核聚变反应持续产生能量。
虽然质量能够转化为能量，但能量的转化回质量则相对困难得多。科学家唯有借助粒子加速器才能实现这一目标。加速器能够将粒子加速至接近光速，随后促使它们发生碰撞。在这一过程中，粒子的显性质量会大量转化为高能辐射，而部分能量又可重新凝聚为粒子。
爱因斯坦这篇仅有两页的论文，堪称现代粒子物理学的奠基之作。然而，作为物理学的基本法则，它不仅揭示了物质与能量能够相互转化，更对这种转化的内在机制进行了精确界定。
一个典型的例子便是电子与正电子的湮灭现象。当这两种粒子——电子及其反物质对应物正电子相遇时，它们会完全转化为纯能量。这两种粒子的质量相等，但电荷符号相反，因此它们相遇后会产生两个高能光子。电子与正电子的质量被百分之百地转化为了能量。对这一过程的验证设想早在1930年代便已提出，但直到1970年才得以实现。
既然理论上质量能够转化为能量，那么其逆过程也应当是可行的。这意味着我们或许能够将两个光子碰撞，从而制造出一个电子和一个正电子。尽管用光创造物质的现象已间接得到证实，但将两个光子直接转化为物质的过程却极为棘手。
不过，物理学家们最近成功完成了这一实验。研究人员利用“相对论重离子对撞机”进行了超过6000次电子正电子对生成实验。实验并非简单的激光对射，而是通过高能粒子碰撞产生大量光子。在这些光子之间，偶尔会发生碰撞，进而生成电子正子对。通过分析实验数据，研究人员能够精确计算出在此过程中产生了多少粒子对。
这样的转化过程必须在强磁场环境中进行，研究人员借此机会还验证了另一种引人入胜的效应——真空双折射现象。
当光穿过方解石等晶体介质时，会因偏振状态的不同而被分解为两束。令人惊奇的是，在真空中，强磁场同样能够使光发生双折射现象：偏振状态不同的光线在真空中传播的路径会略有差异。
稍加思索，我们便能意识到这一现象所蕴含的非凡之处。这意味着，我们仅仅依靠磁场，就在真空中改变了光的传播轨迹。
在天文学领域，科学家们曾从来自中子星的光线中观测到真空双折射现象；而在实验室中，这还是首次。
参考资料：Measurement of e⁺e⁻ Momentum and Angular Distributions from Linearly Polarized Photon Collisions, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.052302