Böylece bu boşluk boşluk olmaktan çıkar

Vakum, görmeseniz bile birçok şeyin gerçekleştiği yerdir. Bununla birlikte, tam olarak neyin bu kadar çok enerji gerektirdiğini bulmak, yakın zamana kadar bilim adamlarının sanal parçacıkların dünyasına bakmaları imkansız görünüyordu. Bazı insanlar böyle bir durumda durduğunda, başkalarının onları denemeye teşvik etmesi imkansızdır.

Kuantum teorisine göre, boşluk, varlık ve yokluk arasında titreşen sanal parçacıklarla doldurulur. Ayrıca tamamen tespit edilemezler - onları bulmak için güçlü bir şeyimiz olmadıkça.

İsveç, Göteborg'daki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nden teorik fizikçi Mattias Marklund, NewScientist'in Ocak sayısında, "Genellikle, insanlar bir boşluk hakkında konuştuklarında, tamamen boş bir şeyi kastediyorlar" dedi.

Lazerin o kadar da boş olmadığını gösterebildiği ortaya çıktı.

İstatistiksel anlamda elektron

Sanal parçacıklar, kuantum alan teorilerinde matematiksel bir kavramdır. Varlıklarını etkileşimler yoluyla ortaya koyan, ancak kütlenin kabuğu ilkesini ihlal eden fiziksel parçacıklardır.

Sanal parçacıklar Richard Feynman'ın eserlerinde ortaya çıkıyor. Teorisine göre, her fiziksel parçacık aslında sanal parçacıkların bir yığınıdır. Fiziksel bir elektron, sanal elektron-pozitron çiftlerine bozunan, sanal fotonlarla etkileşime giren sanal fotonlar yayan sanal bir elektrondur ve bu sonsuz bir şekilde devam eder. "Fiziksel" elektron, sanal elektronlar, pozitronlar, fotonlar ve muhtemelen diğer parçacıklar arasında devam eden bir etkileşim sürecidir. Bir elektronun "gerçekliği" istatistiksel bir kavramdır. Bu setin hangi bölümünün gerçekten gerçek olduğunu söylemek imkansız. Yalnızca, tüm bu parçacıkların yüklerinin toplamının elektronun yüküyle sonuçlandığı (yani, basitçe söylemek gerekirse, sanal pozitronlardan bir sanal elektron daha olması gerektiği) ve kütlelerin toplamının olduğu bilinmektedir. tüm parçacıklar elektronun kütlesini oluşturur.

Elektron-pozitron çiftleri vakumda oluşur. Herhangi bir pozitif yüklü parçacık, örneğin bir proton, bu sanal elektronları çekecek ve pozitronları (sanal fotonların yardımıyla) itecektir. Bu fenomene vakum polarizasyonu denir. Bir proton tarafından döndürülen elektron-pozitron çiftleri

elektrik alanlarıyla protonun alanını değiştiren küçük dipoller oluştururlar. Dolayısıyla ölçtüğümüz protonun elektrik yükü, protonun kendisinin değil, sanal çiftler dahil tüm sistemin elektrik yüküdür.

Bir vakum içine bir lazer

Sanal parçacıkların var olduğuna inanmamızın nedeni, fotonların elektronlarla etkileşimini açıklamaya çalışan bir fizik dalı olan kuantum elektrodinamiğinin (QED) temellerine dayanmaktadır. 30'larda bu teori geliştirildiğinden beri, fizikçiler matematiksel olarak gerekli olan ancak görülemeyen, duyulamayan veya hissedilemeyen parçacıklar problemiyle nasıl başa çıkacaklarını merak ediyorlardı.

QED, teorik olarak, yeterince güçlü bir elektrik alanı yaratırsak, sanal eşlik eden elektronların (veya elektron adı verilen istatistiksel bir kümeyi oluşturan) varlıklarını ortaya çıkaracağını ve onları tespit etmenin mümkün olacağını gösterir. Bunun için gereken enerji, Schwinger sınırı olarak bilinen sınırı aşmalı ve bu sınırı aşmalıdır; bunun ötesinde, mecazi olarak ifade edildiği gibi, vakum klasik özelliklerini kaybeder ve "boş" olmaktan çıkar. Neden bu kadar basit değil? Varsayımlara göre, gerekli enerji miktarı, dünyadaki tüm santrallerin ürettiği toplam enerji kadar - bir milyar kez daha olmalıdır.

Şey, ulaşamayacağımız gibi görünüyor. Ancak, ortaya çıktığı gibi, 80'lerde geçen yılın Nobel Ödülü kazananları Gérard Mourou ve Donna Strickland tarafından geliştirilen ultra kısa, yüksek yoğunluklu optik darbelerin lazer tekniğini kullanmak zorunlu değil. Mourou, bu lazer süper çekimlerinde elde edilen giga-, tera- ve hatta petawatt güçlerin boşluğu kırmak için bir fırsat yarattığını açıkça söyledi. Konseptleri, Avrupa fonları tarafından desteklenen ve Romanya'da geliştirilen Extreme Light Infrastructure (ELI) projesinde somutlaştırıldı. Bükreş yakınlarında bilim adamlarının Schwinger sınırını aşmak için kullanmak istedikleri iki adet 10 petavatlık lazer var.

Bununla birlikte, enerji sınırlamalarını kırmayı başarsak bile, sonuç - ve sonunda fizikçilerin gözlerine ne görüneceği - oldukça belirsizliğini koruyor. Sanal parçacıklar söz konusu olduğunda, araştırma metodolojisi başarısız olmaya başlar ve hesaplamalar artık bir anlam ifade etmez. Basit bir hesaplama, iki ELI lazerinin çok az enerji ürettiğini de gösterir. Dört kombine paket bile gerekenden 10 kat daha az. Bununla birlikte, bilim adamlarının cesareti kırılmıyor, çünkü bu sihirli sınırı bir kerelik keskin bir sınır değil, kademeli bir değişim alanı olarak görüyorlar. Bu nedenle, daha küçük dozlarda enerjiyle bile bazı sanal etkiler umuyorlar.

Araştırmacıların lazer ışınlarını güçlendirmek için çeşitli fikirleri var. Bunlardan biri, ışık hızında hareket eden aynaları yansıtan ve büyüten oldukça egzotik bir kavramdır. Diğer fikirler arasında, Şanghay'daki Çin Aşırı Işık İstasyonu araştırma merkezindeki bilim adamlarının yapmak istediği söylenen, elektron ışınlarıyla foton ışınlarını çarpıştırarak veya lazer ışınlarını çarpıştırarak ışınları yükseltmek yer alıyor. Büyük bir foton veya elektron çarpıştırıcısı, gözlemlemeye değer yeni ve ilginç bir kavramdır.