Fizycy zbliżają się do budowy laserów wystarczająco silnych, aby wyrwać materię z próżni.
Według raportu opublikowanego 24 stycznia w czasopiśmie Science zespół chińskich naukowców przygotowuje się do rozpoczęcia budowy w tym roku na 100-petawatowym laserze w Szanghaju znanym jako Station of Extreme Light lub SEL. To stawia ich w czołówce szerokiego grona naukowców na całym świecie, którzy pracują nad realizacją prognozy opublikowanej w czasopiśmie Physical Review Letters w 2010 r. Przez zespół amerykańskich i francuskich fizyków, że wystarczająco silny laser może spowodować pojawienie się elektronów próżni.
Dziwne może się wydawać, że elektrony mogą pojawiać się z pustej przestrzeni. Ale ma to o wiele większy sens w świetle dziwnego twierdzenia o elektrodynamice kwantowej: „Pusta” przestrzeń wcale nie jest pusta, ale raczej składa się z gęsto upakowanych par materii i antymaterii. Te pary ściśle wypełniają luki między wszystkim, stany elektrodynamiki kwantowej - po prostu nie oddziaływują w zauważalny sposób z resztą wszechświata, ponieważ wzajemnie się znoszą.
Łatwiej jest więc pomyśleć, że chiński laser nie stworzy materii, ponieważ wejdzie w świat, który ludzie mogą postrzegać. Potężne impulsy energii powodują, że elektrony oddzielają się od bliźniaków antymaterii, pozytonów, w sposób wykrywany przez naukowców.
Jednak zbudowanie lasera wystarczająco mocnego, aby to zrobić, jest trudnym (i kosztownym) wyzwaniem technicznym. Sto petawatów, jak donosi Science, to około 10 000 razy więcej energii niż we wszystkich połączonych sieciach elektrycznych na świecie.
Mniejszy chiński laser, Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, może osiągnąć 10 petawatów do końca tego roku. (To 1000 razy większa moc niż wszystkie sieci na świecie.) Jak więc lasery mogą osiągnąć tak ogromne poziomy mocy?
Jak wyjaśnili autorzy raportu w czasopiśmie Science, moc jest funkcją dwóch rzeczy: energii i czasu. Uwolnij dżul energii w ciągu 1 sekundy, a to będzie 1 wat. Uwolnij dżul w ciągu 1 godziny, a to zaledwie 0,28 miliwata (28 setnych tysięcznych wata). Ale uwolnij ten dżul w zaledwie 1 milionową sekundę, a to 1 milion watów, czyli 1 megawat.
Wszystkie lasery supermocujące polegają w taki czy inny sposób na uwalnianiu dużych ilości energii w krótkich okresach czasu, wzmacnianiu jej i wyginaniu wiązek tak, aby cała ta energia docierała do celu w jeszcze krótszym czasie, Nauka artykuł zgłoszony.
Do 2023 r. SEL może uderzyć w cele zaledwie 3 mikrometry (3 milionowe części metra lub szerokość E coli bakteria) o mocy 100 petawatów mocy, zgodnie z raportem w Science.
Aby uzyskać więcej szczegółowych informacji technicznych na temat działania tego lasera, porównania innych projektów lasera na całym świecie i przyczyn, dla których Stany Zjednoczone pozostają w tyle, zobacz pełny raport Science.
