Shunday qilib, bu bo'shliq bo'shliq bo'lishni to'xtatadi
Vakuum - bu siz ko'rmasangiz ham, ko'p narsa sodir bo'ladigan joy. Biroq, aniq nima kerakligini bilish uchun shunchalik ko'p energiya kerakki, yaqin vaqtgacha olimlar virtual zarralar dunyosiga qarash imkonsiz bo'lib tuyulardi. Ba'zi odamlar bunday vaziyatda to'xtab qolishganda, boshqalar ularni sinashga undashi mumkin emas.
Kvant nazariyasiga ko'ra, bo'sh joy borlik va yo'qlik o'rtasida pulsatsiyalanuvchi virtual zarralar bilan to'ldiriladi. Ular, shuningdek, mutlaqo aniqlanmaydi - agar bizda ularni topish uchun kuchli narsa bo'lmasa.
"Odatda, odamlar vakuum haqida gapirganda, ular butunlay bo'sh narsani nazarda tutadi", dedi Shvetsiyaning Gothenburg shahridagi Chalmers texnologiya universitetining nazariy fizigi Mattias Marklund NyuScientist jurnalining yanvar sonida.
Ma'lum bo'lishicha, lazer u qadar bo'sh emasligini ko'rsatishi mumkin.
Statistik ma'noda elektron
Virtual zarralar kvant maydon nazariyasidagi matematik tushunchadir. Ular jismoniy zarralar bo'lib, ular o'zlarining mavjudligini o'zaro ta'sirlar orqali namoyon qiladilar, ammo massa qobig'ining printsipini buzadilar.
Virtual zarralar Richard Feynmanning asarlarida uchraydi. Uning nazariyasiga ko'ra, har bir fizik zarracha aslida virtual zarralar konglomeratidir. Jismoniy elektron aslida virtual fotonlarni chiqaradigan virtual elektron bo'lib, ular virtual elektron-pozitron juftlariga parchalanadi, ular o'z navbatida virtual fotonlar bilan o'zaro ta'sir qiladi - va hokazo. "Jismoniy" elektron virtual elektronlar, pozitronlar, fotonlar va ehtimol boshqa zarralar o'rtasidagi davom etayotgan o'zaro ta'sir jarayonidir. Elektronning "realligi" statistik tushunchadir. Ushbu to'plamning qaysi qismi haqiqatan ham haqiqiy ekanligini aytish mumkin emas. Faqatgina ma'lumki, bu barcha zarralarning zaryadlari yig'indisi elektronning zaryadiga olib keladi (ya'ni, sodda qilib aytganda, virtual pozitronlardan ko'ra bitta virtual elektron ko'proq bo'lishi kerak) va zarralarning massalari yig'indisi barcha zarralar elektronning massasini hosil qiladi.
Vakuumda elektron-pozitron juftlari hosil bo'ladi. Har qanday musbat zaryadlangan zarracha, masalan, proton, bu virtual elektronlarni o'ziga tortadi va pozitronlarni qaytaradi (virtual fotonlar yordamida). Bu hodisa vakuum polarizatsiyasi deb ataladi. Proton tomonidan aylantirilgan elektron-pozitron juftlari
ular elektr maydoni bilan proton maydonini o'zgartiradigan kichik dipollarni hosil qiladi. Shunday qilib, biz o'lchaydigan protonning elektr zaryadi protonning o'zi emas, balki butun tizimning, shu jumladan virtual juftlarning zaryadidir.
Vakuumga lazer
Virtual zarrachalar mavjudligiga ishonishimiz sababi fotonlarning elektronlar bilan oʻzaro taʼsirini tushuntirishga harakat qiluvchi fizikaning kvant elektrodinamikasining (QED) asoslariga borib taqaladi. Bu nazariya 30-yillarda ishlab chiqilganidan beri fiziklar matematik jihatdan zarur bo‘lgan, lekin ko‘rish, eshitish va his qilish mumkin bo‘lmagan zarralar muammosini qanday hal qilish haqida o‘ylashdi.
QED shuni ko'rsatadiki, nazariy jihatdan, agar biz etarlicha kuchli elektr maydonini yaratsak, u holda virtual hamrohlik qiluvchi elektronlar (yoki elektron deb ataladigan statistik konglomeratni tashkil etuvchi) ularning mavjudligini ochib beradi va ularni aniqlash mumkin bo'ladi. Buning uchun zarur bo'lgan energiya Shvinger chegarasi deb nomlanuvchi chegaraga yetishi va undan oshishi kerak, bu chegaradan tashqarida, majoziy ma'noda ifodalanganidek, vakuum o'zining klassik xususiyatlarini yo'qotadi va "bo'sh" bo'lishni to'xtatadi. Nega bu oddiy emas? Taxminlarga ko'ra, zarur energiya miqdori dunyodagi barcha elektr stansiyalari tomonidan ishlab chiqarilgan umumiy energiyaga teng bo'lishi kerak - yana milliard marta.
Bu narsa bizning qo'limizdan kelmaydiganga o'xshaydi. Ma'lum bo'lishicha, 80-yillarda o'tgan yilgi Nobel mukofoti sovrindorlari Jerar Muru va Donna Striklend tomonidan ishlab chiqilgan ultra qisqa, yuqori intensiv optik impulslarning lazer texnikasidan foydalanish shart emas. Mouroning o'zi ochiqchasiga aytdiki, bu lazer supershotlarida erishilgan giga-, tera- va hatto petavatt quvvatlari vakuumni buzish uchun imkoniyat yaratadi. Uning kontseptsiyalari Yevropa jamg'armalari tomonidan qo'llab-quvvatlangan va Ruminiyada ishlab chiqilgan Ekstremal engil infratuzilma (ELI) loyihasida mujassamlangan. Buxarest yaqinida olimlar Shvinger chegarasini engib o'tish uchun foydalanmoqchi bo'lgan ikkita 10 petavattli lazer mavjud.
Biroq, agar biz energiya cheklovlarini buzishga muvaffaq bo'lsak ham, natija va oxir-oqibat fiziklarning ko'ziga nima ko'rinishi juda noaniq bo'lib qolmoqda. Virtual zarrachalar holatida tadqiqot metodologiyasi muvaffaqiyatsizlikka uchray boshlaydi va hisob-kitoblar endi mantiqiy emas. Oddiy hisob-kitob shuni ko'rsatadiki, ikkita ELI lazeri juda kam energiya ishlab chiqaradi. Hatto to'rtta birlashtirilgan to'plam hali ham zarur bo'lganidan 10 XNUMX baravar kam. Biroq, olimlar bundan tushkunlikka tushmaydilar, chunki ular bu sehrli chegarani keskin bir martalik chegara emas, balki asta-sekin o'zgarish maydoni deb bilishadi. Shunday qilib, ular kichikroq energiya dozalari bilan ham ba'zi virtual effektlarga umid qilishadi.
Tadqiqotchilar lazer nurlarini qanday kuchaytirish bo'yicha turli g'oyalarga ega. Ulardan biri yorug'lik tezligida harakatlanadigan ko'zgularni aks ettiruvchi va kuchaytiruvchi juda ekzotik tushunchadir. Boshqa g'oyalar orasida foton nurlarini elektron nurlar bilan to'qnashtirish yoki lazer nurlarini to'qnashtirish orqali nurlarni kuchaytirish kiradi, Shanxaydagi Xitoyning ekstremal yorug'lik tadqiqot markazi olimlari buni amalga oshirishni xohlashadi. Fotonlar yoki elektronlarning ajoyib to'qnashuvi - kuzatishga arziydigan yangi va qiziqarli tushuncha.
