Така таа празнина престанува да биде празнина

Вакуумот е место каде што се случуваат многу, дури и ако не го видите. Сепак, потребно е толку многу енергија за да се открие што точно, што до неодамна се чинеше невозможно за научниците да погледнат во светот на виртуелните честички. Кога некои луѓе ќе застанат во таква ситуација, невозможно е другите да ги поттикнат да се обидат.

Според квантната теорија, празниот простор е исполнет со виртуелни честички кои пулсираат помеѓу битието и небитието. Тие се исто така целосно незабележливи - освен ако немаме нешто моќно да ги најдеме.

„Обично, кога луѓето зборуваат за вакуум, тие мислат на нешто што е целосно празно“, рече теоретскиот физичар Матијас Марклунд од Технолошкиот универзитет Чалмерс во Гетеборг, Шведска во јануарското издание на NewScientist.

Излегува дека ласерот може да покаже дека воопшто не е толку празен.

Електрон во статистичка смисла

Виртуелните честички се математички концепт во квантните теории на полето. Тие се физички честички кои го манифестираат своето присуство преку интеракции, но го нарушуваат принципот на обвивката на масата.

Виртуелните честички се појавуваат во делата на Ричард Фајнман. Според неговата теорија, секоја физичка честичка е всушност конгломерат од виртуелни честички. Физичкиот електрон е всушност виртуелен електрон кој емитува виртуелни фотони, кои се распаѓаат во виртуелни парови електрон-позитрон, кои пак комуницираат со виртуелни фотони - и така бескрајно. „Физичкиот“ електрон е тековен процес на интеракција помеѓу виртуелните електрони, позитрони, фотони, а можеби и други честички. „Реалноста“ на електронот е статистички концепт. Невозможно е да се каже кој дел од овој сет е навистина реален. Познато е само дека збирот на полнежите на сите овие честички резултира со полнење на електронот (т.е., едноставно кажано, мора да има еден виртуелен електрон повеќе отколку што има виртуелни позитрони) и дека збирот на масите на сите честички ја создаваат масата на електронот.

Во вакуумот се формираат парови електрон-позитрон. Секоја позитивно наелектризирана честичка, на пример, протон, ќе ги привлече овие виртуелни електрони и ќе ги одбие позитроните (со помош на виртуелни фотони). Овој феномен се нарекува вакуумска поларизација. Парови електрон-позитрон ротирани со протон

тие формираат мали диполи кои го менуваат полето на протонот со нивното електрично поле. Според тоа, електричното полнење на протонот што го мериме не е на самиот протон, туку на целиот систем, вклучувајќи ги и виртуелните парови.

Ласер во вакуум

Причината поради која веруваме дека постојат виртуелни честички се враќа во основите на квантната електродинамика (QED), гранка на физиката која се обидува да ја објасни интеракцијата на фотоните со електроните. Откако теоријата беше развиена во 30-тите, физичарите се прашуваа како да се справат со проблемот со честичките кои се математички неопходни, но не можат да се видат, слушнат или почувствуваат.

QED покажува дека теоретски, ако создадеме доволно силно електрично поле, тогаш виртуелните придружни електрони (или сочинуваат статистички конгломерат наречен електрон) ќе го откријат нивното присуство и ќе биде можно да се детектираат. Енергијата потребна за ова мора да ја достигне и надмине границата позната како Швингерова граница, над која, како што фигуративно се изразува, вакуумот ги губи класичните својства и престанува да биде „празен“. Зошто не е толку едноставно? Според претпоставките, потребната количина на енергија мора да биде колку вкупната енергија произведена од сите електрани во светот - уште милијарда пати.

Работата изгледа надвор од нашиот дофат. Како што се испоставува, сепак, не мора да се користи ласерската техника на ултра-кратки оптички импулси со висок интензитет, развиена во 80-тите од минатогодишните добитници на Нобеловата награда Жерар Муру и Дона Стрикланд. Самиот Муру отворено рече дека моќите на гига, тера, па дури и петават постигнати во овие ласерски суперснимки создаваат можност да се прекине вакуумот. Неговите концепти беа отелотворени во проектот Екстремно лесна инфраструктура (ELI), поддржан од европските фондови и развиен во Романија. Во близина на Букурешт има два ласери од 10 певати кои научниците сакаат да ги искористат за да ја надминат границата на Швингер.

Сепак, дури и ако е можно да се скршат енергетските ограничувања, резултатот - и она што на крајот ќе се појави во очите на физичарите - останува многу неизвесен. Во случај на виртуелни честички, методологијата на истражување почнува да пропаѓа, а пресметките повеќе немаат смисла. Едноставна пресметка покажува и дека двата ласери ELI генерираат премалку енергија. Дури и четири комбинирани снопови сè уште се 10 пати помалку отколку што е потребно. Сепак, научниците не се обесхрабрени од ова, бидејќи тие ја сметаат оваа магична граница не за остра еднократна граница, туку за постепена област на промена. Така тие се надеваат на некои виртуелни ефекти дури и со помали дози на енергија.

Истражувачите имаат различни идеи како да се зајакнат ласерските зраци. Еден од нив е прилично егзотичниот концепт на рефлексија и засилување на огледалата кои патуваат со брзина на светлината. Други идеи вклучуваат засилување на зраците со судир на фотонски зраци со електронски зраци или судир со ласерски зраци, што се вели дека се подготвени да го направат научниците од кинескиот истражувачки центар Station of Extreme Light во Шангај. Голем судир на фотони или електрони е нов и интересен концепт кој вреди да се набљудува.