Uusi kvanttimallinnus on osoittanut, että äärimmäisissä olosuhteissa tyhjiö voi säteillä aitoa valoa. Kolme laserisädettä riittää vapauttamaan neljännen säteen näkyvästä tyhjyydestä. Tämä löytö avaa oven kokeille, jotka voivat muuttaa käsityksemme avaruudesta, energiasta ja maailmankaikkeuden peruslaeista.
Sisällysluettelo
Vuosikymmenten ajan kvanttifysiikka on olettanut, että tyhjiö ei ole todellisuudessa tyhjä . Nyt tutkijat Oxfordista ja Lissabonista ovat vieneet tämän ajatuksen askeleen pidemmälle luomalla 3D-simulaation, joka osoittaa, kuinka valo voi syntyä suoraan tyhjästä . Kyse ei ole abstraktista teoriasta, vaan erittäin tarkasta numeerisesta mallista, joka ennakoi tulevia kokeita ultra-intensiivisillä lasereilla todellisissa laboratorioissa.
Valo tyhjästä: mitä kvanttifysiikka sanoo
Kvanttityhjiö , joka on kaukana tyhjästä tilasta, on virtuaalisten hiukkasten pesäke, jotka syntyvät ja katoavat jatkuvasti. Neljän aallon sekoittumisen ilmiön avulla on osoitettu, että jos kolme laser-säteilyä suunnataan tiettyyn geometriseen kokoonpanoon, tästä tyhjyydestä voidaan tuottaa neljäs valonsäde.
Tämä idea, joka ennustettiin jo vuosia sitten, on nyt mallinnettu yksityiskohtaisesti käyttämällä mallia, joka toistaa tarkasti fysikaaliset olosuhteet, mukaan lukien säteiden kesto, intensiteetti ja kulma. Kaikkein hämmästyttävintä on, että saatu valo ei vain ilmesty , vaan se myös leviää kuin todellinen impulssi, jolla on mitattavissa olevia ominaisuuksia, kuten muoto, suunta ja nopeus, jotka ovat hyvin lähellä tavallisen valon ominaisuuksia.
Simulointi, joka muutti kaiken
Keskeinen työkalu tämän saavuttamiseksi oli laajennettu versio OSIRIS-koodista, plasman fysiikan ohjelmistosta, joka on mukautettu sisällyttämään Heisenberg-Eulerin kaavasta saadut kvanttikorjaukset. Tämä mahdollisti tyhjiön käyttäytymisen mallintamisen äärimmäisissä sähkömagneettisissa kentissä ennennäkemättömällä tarkkuudella.
Aikaisemmista, idealistisemmista malleista poiketen tämä simulointi otti huomioon todelliset kokeelliset yksityiskohdat. Havaittiin, että generoitu säde osoittaa tiettyjä epäsäännöllisyyksiä , kuten astigmatisen profiilin, jotka ovat yhdenmukaisia edistyneiden teoreettisten ennusteiden kanssa. Tämä yksityiskohtaisuuden taso on ratkaisevan tärkeä tulevien kokeiden suunnittelussa esimerkiksi Extreme Light Infrastructure (ELI)- tai OPAL-järjestelmässä.
Valon perässä: Ovi tuntemattomaan
Tämä läpimurto ei vain vahvista kvanttielektrodynamiikan perustavia käsitteitä . Se tarjoaa myös työkalun fysiikan uusien rajojen tutkimiseen. Tätä prosessia voidaan esimerkiksi käyttää hypoteettisten hiukkasten, kuten aksionien , jotka liittyvät pimeään aineeseen, havaitsemiseen.
Se, että mallinnus mahdollistaa uuden valopulssin muodostumisen seuraamisen reaaliajassa, tekee tästä työstä korvaamattoman kokeellisen oppaan. Kun lähivuosina käyttöön otettavat erittäin tehokkaat laserit ovat valmiina, näiden ilmiöiden todentaminen ei enää tunnu kaukaiselta. Valon tuottaminen tyhjiössä, ilman materiaa, ei ole enää tieteiskirjallisuutta.
