Supaya kekosongan berhenti menjadi kekosongan
Vakum ialah tempat di mana, walaupun anda tidak melihatnya, banyak perkara berlaku. Walau bagaimanapun, untuk mengetahui dengan tepat apa yang diperlukan adalah begitu banyak tenaga yang sehingga baru-baru ini nampaknya mustahil bagi saintis untuk melihat ke dalam dunia zarah maya. Apabila sesetengah orang berhenti dalam keadaan sedemikian, adalah mustahil untuk orang lain menggalakkan mereka mencuba.
Menurut teori kuantum, ruang kosong dipenuhi dengan zarah maya yang berdenyut antara makhluk dan bukan makhluk. Ia juga tidak dapat dikesan sepenuhnya - melainkan kami mempunyai sesuatu yang berkuasa untuk mencarinya.
"Biasanya, apabila orang bercakap tentang vakum, mereka bermaksud sesuatu yang benar-benar kosong, " kata ahli fizik teori Mattias Marklund dari Universiti Teknologi Chalmers di Gothenburg, Sweden, dalam edisi Januari NewScientist.
Ternyata laser boleh menunjukkan bahawa ia tidak begitu kosong sama sekali.
Elektron dalam erti kata statistik
Zarah maya ialah konsep matematik dalam teori medan kuantum. Ia adalah zarah fizikal yang menunjukkan kehadirannya melalui interaksi, tetapi melanggar prinsip cangkang jisim.
Zarah maya muncul dalam karya Richard Feynman. Menurut teorinya, setiap zarah fizikal sebenarnya adalah konglomerat zarah maya. Elektron fizikal sebenarnya ialah elektron maya yang memancarkan foton maya, yang mereput menjadi pasangan elektron-positron maya, yang seterusnya berinteraksi dengan foton maya - dan seterusnya tanpa henti. Elektron "fizikal" ialah proses interaksi berterusan antara elektron maya, positron, foton, dan mungkin zarah lain. "Realiti" elektron adalah konsep statistik. Tidak mustahil untuk mengatakan bahagian mana dalam set ini benar-benar nyata. Hanya diketahui bahawa jumlah cas semua zarah ini menghasilkan cas elektron (iaitu, secara ringkasnya, mesti ada satu lagi elektron maya daripada positron maya) dan jumlah jisim bagi semua zarah mencipta jisim elektron.
Pasangan elektron-positron terbentuk dalam vakum. Mana-mana zarah bercas positif, contohnya proton, akan menarik elektron maya ini dan menolak positron (dengan bantuan foton maya). Fenomena ini dipanggil polarisasi vakum. Pasangan elektron-positron diputar oleh proton
ia membentuk dipol kecil yang mengubah medan proton dengan medan elektriknya. Oleh itu, cas elektrik proton yang kita ukur bukanlah proton itu sendiri, tetapi keseluruhan sistem, termasuk pasangan maya.
Laser ke dalam vakum
Sebab kami percaya bahawa zarah maya wujud kembali kepada asas elektrodinamik kuantum (QED), cabang fizik yang cuba menerangkan interaksi foton dengan elektron. Sejak teori ini dibangunkan pada tahun 30-an, ahli fizik telah tertanya-tanya bagaimana untuk menangani masalah zarah yang diperlukan secara matematik tetapi tidak dapat dilihat, didengar atau dirasai.
QED menunjukkan bahawa secara teorinya, jika kita mencipta medan elektrik yang cukup kuat, maka elektron yang mengiringi maya (atau membentuk konglomerat statistik yang dipanggil elektron) akan mendedahkan kehadirannya dan ia akan dapat dikesan. Tenaga yang diperlukan untuk ini mesti mencapai dan melebihi had yang dikenali sebagai had Schwinger, yang melebihinya, seperti yang dinyatakan secara kiasan, vakum kehilangan sifat klasiknya dan berhenti menjadi "kosong". Mengapa ia tidak semudah itu? Mengikut andaian, jumlah tenaga yang diperlukan mestilah sama dengan jumlah tenaga yang dihasilkan oleh semua loji kuasa di dunia - bilion kali ganda lagi.
Perkara itu kelihatan di luar jangkauan kita. Ternyata, bagaimanapun, tidak semestinya jika seseorang menggunakan teknik laser denyut optik ultra-pendek dan intensiti tinggi, yang dibangunkan pada 80-an oleh pemenang Hadiah Nobel tahun lepas, Gérard Mourou dan Donna Strickland. Mourou sendiri secara terbuka berkata bahawa kuasa giga-, tera-, dan juga petawatt yang dicapai dalam tangkapan super laser ini mencipta peluang untuk memecahkan vakum. Konsep beliau telah terkandung dalam projek Extreme Light Infrastructure (ELI), disokong oleh dana Eropah dan dibangunkan di Romania. Terdapat dua laser 10-petawatt berhampiran Bucharest yang ingin digunakan oleh saintis untuk mengatasi had Schwinger.
Walau bagaimanapun, walaupun kita berjaya memecahkan had tenaga, keputusan - dan apa yang akhirnya akan kelihatan pada mata ahli fizik - masih sangat tidak pasti. Dalam kes zarah maya, metodologi penyelidikan mula gagal, dan pengiraan tidak lagi masuk akal. Pengiraan mudah juga menunjukkan bahawa dua laser ELI menjana tenaga yang terlalu sedikit. Walaupun empat berkas gabungan masih 10 kali ganda kurang daripada yang diperlukan. Walau bagaimanapun, saintis tidak digalakkan oleh ini, kerana mereka menganggap had ajaib ini bukan sempadan yang tajam, tetapi kawasan perubahan yang beransur-ansur. Jadi mereka mengharapkan beberapa kesan maya walaupun dengan dos tenaga yang lebih kecil.
Penyelidik mempunyai pelbagai idea tentang bagaimana untuk menguatkan pancaran laser. Salah satunya ialah konsep pemantulan dan penguatan cermin yang agak eksotik yang bergerak pada kelajuan cahaya. Idea lain termasuk menguatkan rasuk dengan melanggar rasuk foton dengan rasuk elektron atau sinar laser berlanggar, yang dikatakan ingin dijalankan oleh saintis di pusat penyelidikan China Station of Extreme Light di Shanghai. Pelanggar foton atau elektron yang hebat adalah konsep baharu dan menarik yang patut diperhatikan.
