Така че тази празнота престава да бъде празнота
Вакуумът е място, където дори и да не го виждате, се случват много неща. Въпреки това, за да разбере какво точно изисква толкова много енергия, че доскоро изглеждаше невъзможно за учените да надникнат в света на виртуалните частици. Когато някои хора спрат в такава ситуация, е невъзможно други да ги насърчат да опитат.
Според квантовата теория празното пространство е изпълнено с виртуални частици, които пулсират между битие и не-битие. Те също са напълно неоткриваеми - освен ако нямаме нещо мощно, за да ги намерим.
„Обикновено, когато хората говорят за вакуум, те имат предвид нещо, което е напълно празно“, каза физикът-теоретик Матиас Маркълнд от Технологичния университет Чалмърс в Гьотеборг, Швеция, в януарския брой на NewScientist.
Оказва се, че лазерът може да покаже, че изобщо не е толкова празен.
Електрон в статистически смисъл
Виртуалните частици са математическа концепция в квантовите теории на полето. Те са физически частици, които проявяват присъствието си чрез взаимодействия, но нарушават принципа на обвивката на масата.
Виртуалните частици се появяват в произведенията на Ричард Файнман. Според неговата теория всяка физическа частица всъщност е конгломерат от виртуални частици. Физическият електрон всъщност е виртуален електрон, излъчващ виртуални фотони, които се разпадат на виртуални двойки електрон-позитрон, които от своя страна взаимодействат с виртуални фотони - и така до безкрай. „Физическият“ електрон е непрекъснат процес на взаимодействие между виртуални електрони, позитрони, фотони и евентуално други частици. „Реалността“ на електрона е статистическа концепция. Невъзможно е да се каже коя част от този комплект наистина е истинска. Известно е само, че сумата от зарядите на всички тези частици води до заряда на електрона (т.е., казано просто, трябва да има един виртуален електрон повече, отколкото има виртуални позитрони) и че сумата от масите на всички частици създават масата на електрона.
Във вакуума се образуват двойки електрон-позитрон. Всяка положително заредена частица, например протон, ще привлече тези виртуални електрони и ще отблъсне позитроните (с помощта на виртуални фотони). Това явление се нарича вакуумна поляризация. Двойките електрон-позитрон, завъртени от протон
те образуват малки диполи, които променят полето на протона със своето електрическо поле. Следователно електрическият заряд на протона, който измерваме, не е този на самия протон, а на цялата система, включително виртуалните двойки.
Лазер във вакуум
Причината да вярваме, че съществуват виртуални частици, се връща към основите на квантовата електродинамика (QED), клон на физиката, който се опитва да обясни взаимодействието на фотоните с електроните. Откакто тази теория е разработена през 30-те години на миналия век, физиците се чудят как да се справят с проблема с частиците, които са математически необходими, но не могат да бъдат видени, чути или усетени.
QED показва, че теоретично, ако създадем достатъчно силно електрическо поле, тогава виртуалните придружаващи електрони (или съставляващи статистически конгломерат, наречен електрон) ще разкрият тяхното присъствие и ще бъде възможно да ги открием. Необходимата за това енергия трябва да достигне и надхвърли границата, известна като границата на Швингер, отвъд която, както е образно изразено, вакуумът губи своите класически свойства и престава да бъде „празен“. Защо не е толкова просто? Според предположенията необходимото количество енергия трябва да бъде колкото общата енергия, произведена от всички електроцентрали по света – още милиард пъти.
Нещото изглежда извън нашия обсег. Както се оказва обаче, не е задължително, ако се използва лазерната техника на ултракъси оптични импулси с висок интензитет, разработена през 80-те години на миналия век от миналогодишните лауреати на Нобелова награда Жерар Муру и Дона Стрикланд. Самият Муру открито каза, че гига-, тера- и дори петаватовите мощности, постигнати в тези лазерни суперкадри, създават възможност за прекъсване на вакуума. Неговите концепции са въплътени в проекта Extreme Light Infrastructure (ELI), подкрепен от европейски фондове и разработен в Румъния. Близо до Букурещ има два 10-петаватови лазера, които учените искат да използват, за да преодолеят границата на Швингер.
Въпреки това, дори ако успеем да преодолеем енергийните ограничения, резултатът - и това, което в крайна сметка ще се появи пред очите на физиците - остава много несигурно. В случай на виртуални частици методологията на изследване започва да се проваля и изчисленията вече нямат смисъл. Едно просто изчисление също показва, че двата ELI лазера генерират твърде малко енергия. Дори четири комбинирани пакета все още са 10 XNUMX пъти по-малко от необходимото. Учените обаче не са обезкуражени от това, защото смятат, че тази магическа граница не е рязка еднократна граница, а постепенна област на промяна. Така че те се надяват на някои виртуални ефекти дори с по-малки дози енергия.
Изследователите имат различни идеи за укрепване на лазерните лъчи. Една от тях е доста екзотичната концепция за отразяване и усилване на огледала, които се движат със скоростта на светлината. Други идеи включват усилване на лъчите чрез сблъскване на фотонни лъчи с електронни лъчи или сблъсък на лазерни лъчи, които учените от изследователския център на Китайската станция за екстремна светлина в Шанхай искат да извършат. Страхотен колайдер на фотони или електрони е нова и интересна концепция, която си струва да се наблюдава.
