Supaya kekosongan mandheg dadi kekosongan
Vakum minangka papan ing ngendi, sanajan sampeyan ora weruh, akeh kedadeyan. Nanging, butuh akeh energi kanggo ngerteni apa persis nganti saiki, para ilmuwan ora bisa ndeleng jagad partikel virtual. Nalika sawetara wong mandheg ing kahanan kaya ngono, wong liya ora bisa nyengkuyung supaya nyoba.
Miturut teori kuantum, ruang kosong diisi karo partikel virtual sing pulsate antarane makhluk lan non-makhluk. Dheweke uga ora bisa dideteksi - kajaba ana sing kuat kanggo nemokake.
"Biasane, nalika wong ngomong babagan vakum, tegese ana sing kosong," ujare fisikawan teori Mattias Marklund saka Universitas Teknologi Chalmers ing Gothenburg, Swedia ing NewScientist edisi Januari.
Pranyata laser bisa nuduhake yen iku ora kosong ing kabeh.
Elektron ing pangertèn statistik
Partikel virtual minangka konsep matematika ing teori lapangan kuantum. Iku partikel fisik sing mujudake ngarsane liwat interaksi, nanging nglanggar prinsip Nihan saka massa.
Partikel virtual katon ing karya Richard Feynman. Miturut teorine, saben partikel fisik sejatine minangka konglomerat partikel maya. Elektron fisik sejatine minangka elektron virtual sing ngetokake foton virtual, sing rusak dadi pasangan elektron-positron virtual, sing banjur sesambungan karo foton virtual - lan sateruse tanpa wates. Elektron "fisik" minangka proses interaksi antara elektron virtual, positron, foton, lan bisa uga partikel liyane. "Kasunyatan" saka elektron minangka konsep statistik. Iku mokal kanggo ngomong kang bagean saka pesawat iki tenan nyata. Mung dikenal manawa jumlah muatan kabeh partikel kasebut nyebabake muatan elektron (yaiku, kanthi gampang, kudu ana siji elektron virtual luwih saka positron virtual) lan jumlah massa saka kabeh partikel nggawe massa elektron.
Pasangan elektron-positron dibentuk ing vakum. Sembarang partikel sing muatane positif, contone proton, bakal narik elektron virtual kasebut lan ngusir positron (kanthi bantuan foton virtual). Fenomena iki diarani polarisasi vakum. Pasangan elektron-positron sing diputer dening proton
padha mbentuk dipol cilik sing ngganti medan proton kanthi medan listrik. Daya listrik proton sing kita ukur ora mung proton dhewe, nanging kabeh sistem, kalebu pasangan virtual.
A laser menyang vakum
Alasan kita percaya yen ana partikel virtual bali menyang dhasar elektrodinamika kuantum (QED), cabang fisika sing nyoba nerangake interaksi foton karo elektron. Wiwit téyori iki diciptakaké ing taun 30-an, para ahli fisika wis mikir kepriye carane ngatasi masalah partikel sing perlu sacara matematis nanging ora bisa dideleng, dirungokake utawa dirasakake.
QED nuduhake yen sacara teoritis, yen kita nggawe medan listrik sing cukup kuwat, banjur elektron sing ngiringi virtual (utawa nggawe konglomerat statistik sing disebut elektron) bakal mbukak anane lan bisa dideteksi. Energi sing dibutuhake kanggo iki kudu tekan lan ngluwihi watesan sing dikenal minangka watesan Schwinger, sing ngluwihi, kaya sing digambarake kanthi kiasan, vakum ilang sifat klasik lan mandheg dadi "kosong". Yagene ora prasaja? Miturut asumsi, jumlah energi sing dibutuhake kudu padha karo total energi sing diasilake kabeh pembangkit listrik ing donya - liyane milyar kaping.
Bab kasebut katon ora bisa digayuh. Nanging, ora mesthi yen nggunakake teknik laser saka pulsa optik ultra-singkat, intensitas dhuwur, sing dikembangake ing taun 80-an dening pemenang Bebungah Nobel taun kepungkur, Gérard Mourou lan Donna Strickland. Mourou piyambak kabuka bilih kakuwasan giga-, tera-, lan malah petawatt ngrambah ing supershots laser iki nggawe kesempatan kanggo break vakum. Konsep kasebut diwujudake ing proyek Extreme Light Infrastructure (ELI), didhukung dening dana Eropa lan dikembangake ing Romania. Ana rong laser 10-petawatt cedhak Bucharest sing pengin digunakake para ilmuwan kanggo ngatasi watesan Schwinger.
Nanging, sanajan bisa ngilangi watesan energi, asil - lan apa sing bakal katon ing mata para fisikawan - tetep ora mesthi. Ing kasus partikel virtual, metodologi riset wiwit gagal, lan kalkulasi ora ana gunane maneh. A pitungan prasaja uga nuduhake yen loro laser ELI generate banget sethitik energi. Malah papat bundel gabungan isih 10 kaping kurang saka sing dibutuhake. Nanging, ilmuwan ora pundung dening iki, amarga padha nganggep watesan gaib iki dudu tapel wates siji-mati cetha, nanging wilayah bertahap saka owah-owahan. Dadi dheweke ngarep-arep sawetara efek virtual sanajan kanthi dosis energi sing luwih cilik.
Peneliti duwe macem-macem gagasan babagan carane ngiyataken sinar laser. Salah sijine yaiku konsep sing rada eksotis kanggo nggambarake lan nggedhekake pangilon sing mlaku kanthi kacepetan cahya. Ide-ide liyane kalebu nggedhekake balok kanthi tabrakan sinar foton karo sinar elektron, utawa sinar laser tabrakan, sing diarani para ilmuwan ing Pusat riset Extreme Light China ing Shanghai. Collider foton utawa elektron sing gedhe minangka konsep anyar lan menarik sing kudu diamati.
