空虚が空虚でなくなるように
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真空とは、見えなくてもたくさんのことが起こる場所です。 しかし、最近まで科学者が仮想粒子の世界を調べることは不可能であるように思われるほど多くのエネルギーを正確に必要とするものを見つけること。 そのような状況で立ち止まる人がいると、他の人にやってみるように勧めることは不可能です。
量子論によれば、空の空間は存在と非存在の間で脈動する仮想粒子で満たされています。 それらを見つけるための強力なものがない限り、それらは完全に検出されません。
「通常、人々が真空について話すとき、それは完全に空の何かを意味します」と、スウェーデンのヨーテボリにあるチャルマース工科大学の理論物理学者マティアス・マークルンドは、ニューサイエンティストのXNUMX月号で述べました。
レーザーは、それがまったく空ではないことを示すことができることがわかりました。
統計的な意味での電子
仮想粒子は、場の量子論における数学的概念です。 それらは相互作用を通じて存在を示す物理的な粒子ですが、質量の殻の原理に違反しています。
リチャード・ファインマンの作品には仮想粒子が登場します。 彼の理論によれば、各物理粒子は実際には仮想粒子の集合体です。 物理的な電子は、実際には仮想電子を放出する仮想光子であり、仮想電子と陽電子のペアに崩壊し、仮想光子と相互作用します。 「物理的」電子は、仮想電子、陽電子、光子、および場合によっては他の粒子間の相互作用の進行中のプロセスです。 電子の「現実」は統計的概念です。 このセットのどの部分が本当に本物であるかを言うことは不可能です。 これらすべての粒子の電荷の合計が電子の電荷をもたらすこと（つまり、簡単に言えば、仮想陽電子よりも仮想電子がXNUMXつ多くなければならない）と、すべての粒子が電子の質量を作成します。
電子-陽電子対は真空中で形成されます。 陽子などの正に帯電した粒子は、これらの仮想電子を引き付け、陽電子をはじきます（仮想光子の助けを借りて）。 この現象は真空偏極と呼ばれます。 陽子によって回転する電子-陽電子対
それらは小さな双極子を形成し、それらの電場で陽子の場を変化させます。 したがって、私たちが測定する陽子の電荷は、陽子自体の電荷ではなく、仮想ペアを含むシステム全体の電荷です。
真空へのレーザー
仮想粒子が存在すると私たちが信じる理由は、光子と電子の相互作用を説明しようとする物理学の一分野である量子電磁力学（QED）の基礎にまでさかのぼります。 この理論は30年代に開発されて以来、物理学者は、数学的に必要であるが、見たり、聞いたり、感じたりすることができない粒子の問題にどのように対処するかを考えてきました。
QEDは、理論的には、十分に強い電場を作成すると、仮想の付随電子（または電子と呼ばれる統計的集合体を構成する）がそれらの存在を明らかにし、それらを検出できることを示しています。 これに必要なエネルギーは、シュウィンガー限界と呼ばれる限界に達し、それを超える必要があります。それを超えると、比喩的に表現されるように、真空はその古典的な特性を失い、「空」でなくなります。 なぜそれほど単純ではないのですか？ 仮定によれば、必要なエネルギー量は、世界のすべての発電所で生成される総エネルギーと同じである必要があります。これはさらにXNUMX億倍です。
物事は私たちの手の届かないようです。 しかし、結局のところ、昨年のノーベル賞受賞者であるジェラール・ムルーとドナ・ストリックランドによって80年代に開発された、超短、高強度の光パルスのレーザー技術を使用する場合は必ずしもそうではありません。 ムルー自身は、これらのレーザースーパーショットで達成されたギガ、テラ、さらにはペタワットのパワーが真空を破る機会を生み出すと公然と述べました。 彼のコンセプトは、ヨーロッパのファンドによってサポートされ、ルーマニアで開発されたExtreme Light Infrastructure（ELI）プロジェクトで具体化されました。 科学者がシュウィンガー限界を克服するために使用したいブカレストの近くに10つのXNUMXペタワットのレーザーがあります。
しかし、エネルギーの限界を打ち破ることができたとしても、その結果、そして最終的には物理学者の目に何が見えるかは、非常に不確実なままです。 仮想粒子の場合、研究方法論は失敗し始め、計算はもはや意味をなさなくなります。 簡単な計算では、10つのELIレーザーが生成するエネルギーが少なすぎることも示されています。 XNUMXつのバンドルを組み合わせても、必要な数のXNUMX分のXNUMXになります。 ただし、科学者は、この魔法の限界をXNUMX回限りの鋭い限界ではなく、徐々に変化する領域と見なしているため、これに落胆することはありません。 したがって、彼らは、より少ないエネルギー量でもいくつかの仮想効果を期待しています。
研究者は、レーザービームを強化する方法についてさまざまなアイデアを持っています。 それらのXNUMXつは、光速で移動するミラーを反射および増幅するというかなりエキゾチックな概念です。 他のアイデアには、光子ビームを電子ビームと衝突させることによるビームの増幅、または上海の中国極限光研究センターの科学者が実行したいと言われているレーザービームの衝突が含まれます。 光子または電子の優れたコライダーは、観察する価値のある新しく興味深い概念です。
