پس آن پوچی دیگر پوچی نیست
خلاء جایی است که حتی اگر آن را نبینید، اتفاقات زیادی می افتد. با این حال، برای کشف اینکه دقیقا چه چیزی به انرژی زیادی نیاز دارد که تا همین اواخر برای دانشمندان غیرممکن به نظر می رسید که به دنیای ذرات مجازی نگاه کنند. وقتی برخی افراد در چنین موقعیتی متوقف می شوند، غیرممکن است که دیگران آنها را به تلاش تشویق کنند.
طبق نظریه کوانتومی، فضای خالی پر از ذرات مجازی است که بین هستی و نیستی تپش دارند. آنها همچنین کاملاً غیرقابل شناسایی هستند - مگر اینکه چیزی قدرتمند برای پیدا کردن آنها داشته باشیم.
ماتیاس مارکلوند، فیزیکدان نظری از دانشگاه فناوری چالمرز در گوتنبرگ، سوئد، در شماره ژانویه NewScientist می گوید: «معمولاً وقتی مردم در مورد خلاء صحبت می کنند، منظورشان چیزی است که کاملاً خالی است.
معلوم می شود که لیزر می تواند نشان دهد که اصلاً خالی نیست.
الکترون از نظر آماری
ذرات مجازی یک مفهوم ریاضی در نظریه های میدان کوانتومی هستند. آنها ذرات فیزیکی هستند که حضور خود را از طریق فعل و انفعالات نشان می دهند، اما اصل پوسته جرم را نقض می کنند.
ذرات مجازی در آثار ریچارد فاینمن ظاهر می شوند. طبق نظریه وی، هر ذره فیزیکی در واقع مجموعه ای از ذرات مجازی است. یک الکترون فیزیکی در واقع یک الکترون مجازی است که فوتون‌های مجازی ساطع می‌کند، که به جفت‌های الکترون-پوزیترون مجازی تجزیه می‌شوند، که به نوبه خود با فوتون‌های مجازی تعامل دارند - و غیره بی‌پایان. الکترون "فیزیکی" فرآیندی مداوم از برهمکنش بین الکترون‌های مجازی، پوزیترون‌ها، فوتون‌ها و احتمالاً ذرات دیگر است. "واقعیت" یک الکترون یک مفهوم آماری است. نمی توان گفت کدام قسمت از این مجموعه واقعا واقعی است. فقط مشخص است که مجموع بارهای همه این ذرات منجر به بار الکترون می شود (یعنی به بیان ساده، باید یک الکترون مجازی بیشتر از پوزیترون های مجازی وجود داشته باشد) و مجموع جرم های تمام ذرات جرم الکترون را ایجاد می کنند.
جفت های الکترون-پوزیترون در خلاء تشکیل می شوند. هر ذره با بار مثبت، به عنوان مثال یک پروتون، این الکترون های مجازی را جذب می کند و پوزیترون ها را دفع می کند (با کمک فوتون های مجازی). این پدیده قطبش خلاء نامیده می شود. جفت های الکترون-پوزیترون که توسط یک پروتون می چرخند
آنها دوقطبی های کوچکی را تشکیل می دهند که میدان پروتون را با میدان الکتریکی خود تغییر می دهند. بنابراین، بار الکتریکی پروتونی که ما اندازه گیری می کنیم، بار الکتریکی خود پروتون نیست، بلکه بار الکتریکی کل سیستم، از جمله جفت های مجازی است.
لیزر در خلاء
دلیل اینکه ما معتقدیم ذرات مجازی وجود دارند به پایه های الکترودینامیک کوانتومی (QED) برمی گردد، شاخه ای از فیزیک که تلاش می کند تعامل فوتون ها با الکترون ها را توضیح دهد. از آنجایی که این نظریه در دهه 30 مطرح شد، فیزیکدانان به این فکر می کردند که چگونه با مسئله ذراتی که از نظر ریاضی ضروری هستند اما نمی توان آنها را دید، شنید یا احساس کرد، برخورد کرد.
QED نشان می‌دهد که از نظر تئوری، اگر یک میدان الکتریکی به اندازه کافی قوی ایجاد کنیم، الکترون‌های همراه مجازی (یا یک کنگلومرای آماری به نام الکترون را می‌سازند) حضور خود را آشکار می‌کنند و تشخیص آنها امکان‌پذیر خواهد بود. انرژی مورد نیاز برای این کار باید به حدی که به عنوان حد شوینگر شناخته می شود برسد و از آن فراتر رود، که فراتر از آن، همانطور که به صورت مجازی بیان می شود، خلاء ویژگی های کلاسیک خود را از دست می دهد و «خالی» نمی شود. چرا به این سادگی نیست؟ طبق فرضیات، مقدار انرژی مورد نیاز باید به اندازه کل انرژی تولید شده توسط تمام نیروگاه های جهان باشد - میلیارد برابر دیگر.
چیزی فراتر از دسترس ما به نظر می رسد. با این حال، همانطور که مشخص است، لزوماً اگر کسی از تکنیک لیزری پالس‌های نوری بسیار کوتاه و با شدت بالا استفاده کند، که در دهه 80 توسط برندگان جایزه نوبل سال گذشته، جرارد مورو و دونا استریکلند توسعه یافت، استفاده نمی‌شود. خود مورو آشکارا گفت که قدرت های گیگا، ترا و حتی پتوات به دست آمده در این سوپرشات های لیزری فرصتی برای شکستن خلاء ایجاد می کند. مفاهیم او در پروژه زیرساخت نور شدید (ELI) که توسط صندوق های اروپایی حمایت شده و در رومانی توسعه یافته است، تجسم یافته است. دو لیزر 10 پتاواتی در نزدیکی بخارست وجود دارد که دانشمندان می خواهند از آنها برای غلبه بر محدودیت شوینگر استفاده کنند.
با این حال، حتی اگر بتوانیم محدودیت های انرژی را بشکنیم، نتیجه - و آنچه در نهایت به چشم فیزیکدانان ظاهر می شود - بسیار نامشخص باقی می ماند. در مورد ذرات مجازی، روش تحقیق شروع به شکست می کند و محاسبات دیگر معنی ندارد. یک محاسبه ساده همچنین نشان می دهد که دو لیزر ELI انرژی بسیار کمی تولید می کنند. حتی چهار بسته ترکیبی هنوز 10 برابر کمتر از نیاز است. با این حال، دانشمندان از این امر دلسرد نمی شوند، زیرا آنها این حد جادویی را نه یک حد شدید یکباره، بلکه یک منطقه تغییر تدریجی می دانند. بنابراین آنها به برخی از اثرات مجازی حتی با دوزهای کوچکتر انرژی امیدوارند.
محققان ایده های مختلفی برای تقویت پرتوهای لیزر دارند. یکی از آنها مفهوم نسبتا عجیب و غریب بازتاب و تقویت آینه هایی است که با سرعت نور حرکت می کنند. ایده های دیگر شامل تقویت پرتوها با برخورد پرتوهای فوتون با پرتوهای الکترونی یا برخورد پرتوهای لیزری است که گفته می شود دانشمندان در مرکز تحقیقاتی ایستگاه چینی نور شدید در شانگهای می خواهند انجام دهند. برخورد بزرگ فوتون ها یا الکترون ها مفهومی جدید و جالب است که ارزش مشاهده دارد.
