Also datt d'Leedheet ophält mat der Leedung ze sinn
E Vakuum ass eng Plaz wou, och wann Dir et net gesitt, vill geschitt. Wéi och ëmmer, fir erauszefannen wat genau sou vill Energie erfuerdert, datt et bis viru kuerzem onméiglech war fir Wëssenschaftler an d'Welt vun de virtuelle Partikelen ze kucken. Wann e puer Leit an esou enger Situatioun ophalen, ass et onméiglech fir anerer se ze encouragéieren ze probéieren.
Laut der Quantetheorie ass eidel Raum mat virtuelle Partikelen gefëllt, déi tëscht Sein an Net-Seen pulséieren. Si sinn och komplett ondetektéierbar - ausser mir haten eppes staark fir se ze fannen.
"Normalerweis, wann d'Leit iwwer e Vakuum schwätzen, mengen se eppes wat komplett eidel ass", sot den theoretesche Physiker Mattias Marklund vun der Chalmers University of Technology zu Göteborg, Schweden, an der Januar Ausgab vun NewScientist.
Et stellt sech eraus, datt de Laser kann weisen, datt et guer net esou eidel ass.
Elektron an engem statistesche Sënn
Virtuell Partikel sinn e mathematescht Konzept a Quantefeldtheorien. Si sinn physesch Partikelen, déi hir Präsenz duerch Interaktiounen manifestéieren, awer de Prinzip vun der Schuel vun der Mass verletzen.
Virtuell Partikel erschéngen an de Wierker vum Richard Feynman. No senger Theorie ass all kierperlech Partikel tatsächlech e Konglomerat vu virtuelle Partikelen. E physikaleschen Elektron ass eigentlech e virtuellen Elektron, deen virtuelle Photonen emittéiert, déi sech a virtuell Elektronen-Positrone-Paren zerfallen, déi am Tour mat virtuelle Photonen interagéieren - an sou weider endlos. De "kierperlechen" Elektron ass e lafende Prozess vun der Interaktioun tëscht virtuellen Elektronen, Positronen, Photonen a méiglecherweis aner Partikelen. D'"Realitéit" vun engem Elektron ass e statistescht Konzept. Et ass onméiglech ze soen wéi en Deel vun dësem Set wierklech wierklech ass. Et ass nëmme bekannt datt d'Zomm vun de Ladungen vun all dëse Partikelen zu der Ladung vum Elektron resultéiert (dh, fir et einfach ze soen, et muss ee virtuellen Elektron méi sinn wéi et virtuell Positrone gëtt) an datt d'Zomm vun de Massen vun all d'Partikel kreéiert d'Mass vum Elektron.
Elektronen-Positronenpaar ginn am Vakuum geformt. All positiv gelueden Partikel, zB e Proton, wäert dës virtuell Elektronen unzéien a Positronen ofstoen (mat Hëllef vu virtuelle Photonen). Dëst Phänomen gëtt Vakuumpolariséierung genannt. Elektronen-Positrone-Par vun engem Proton rotéiert
si bilden kleng Dipolen, déi d'Feld vum Proton mat hirem elektresche Feld änneren. Déi elektresch Ladung vum Proton, dee mir moossen, ass also net déi vum Proton selwer, mee vum ganze System, inklusiv de virtuelle Puer.
E Laser an e Vakuum
De Grond firwat mir gleewen datt virtuell Partikel existéieren geet zréck op d'Fundamenter vun der Quanteelektrodynamik (QED), eng Filial vun der Physik déi probéiert d'Interaktioun vu Photonen mat Elektronen z'erklären. Zënter datt dës Theorie an den 30er Joren entwéckelt gouf, hunn d'Physiker sech gefrot, wéi se mam Problem vu Partikelen ëmgoen, déi mathematesch noutwendeg sinn, awer net gesi, héieren oder gefillt kënne ginn.
D'QED weist datt theoretesch, wa mir e genuch staarkt elektrescht Feld kreéieren, da wäerten déi virtuell begleedend Elektronen (oder e statistesche Konglomerat genannt Elektronen ausmaachen) hir Präsenz weisen an et wäert méiglech sinn se z'entdecken. D'Energie, déi dofir néideg ass, muss d'Limite, déi als Schwinger-Limite bekannt ass, erreechen an iwwerschreiden, iwwer déi, wéi et figurativ ausgedréckt ass, de Vakuum seng klassesch Eegeschafte verléiert an ophält "eidel" ze sinn. Firwat ass et net sou einfach? No den Viraussetzungen muss déi erfuerderlech Quantitéit un Energie esou vill sinn wéi d'Gesamtenergie, déi vun alle Kraaftwierker op der Welt produzéiert gëtt - eng aner Milliard Mol.
D'Saach schéngt iwwer eis Erreeche. Wéi et sech awer erausstellt, net onbedéngt, wann een d'Laser-Technik vun ultra-kuerzen, héijer Intensitéit opteschen Impulser benotzt, déi an den 80er Jore vun den Nobelpräisdréier vum leschte Joer, dem Gérard Mourou an dem Donna Strickland entwéckelt goufen. De Mourou selwer huet offen gesot datt d'Giga-, Tera- a souguer Petawatt-Kraaft, déi an dëse Laser-Supershots erreecht ginn, d'Méiglechkeet kreéiere fir de Vakuum ze briechen. Seng Konzepter goufen am Projet Extreme Light Infrastructure (ELI) verkierpert, ënnerstëtzt vun europäesche Fongen an entwéckelt a Rumänien. Et ginn zwee 10-Petawatt Laser bei Bukarest déi d'Wëssenschaftler benotze wëllen fir d'Schwinger Limit ze iwwerwannen.
Awer och wa mir et fäerdeg bréngen d'Energiebeschränkungen ze briechen, bleift d'Resultat - a wat schlussendlech an den Ae vun de Physiker wäert erschéngen - héich onsécher. Am Fall vu virtuelle Partikelen fänkt d'Fuerschungsmethodologie un ze falen, an d'Berechnungen sinn net méi Sënn. Eng einfach Berechnung weist och datt déi zwee ELI Laser ze wéineg Energie generéieren. Och véier kombinéiert Bündel sinn nach ëmmer 10 Mol manner wéi néideg. Wéi och ëmmer, d'Wëssenschaftler sinn net vun dësem decouragéiert, well se dës magesch Limit net eng schaarf eemoleg Limit betruechten, awer e graduelle Beräich vun der Verännerung. Also hoffen se op e puer virtuell Effekter och mat méi klengen Dosen Energie.
Fuerscher hu verschidden Iddien wéi d'Laserstrahlen ze verstäerken. Ee vun hinnen ass dat zimlech exotesch Konzept fir Spigelen ze reflektéieren an ze verstäerken déi mat der Liichtgeschwindegkeet reesen. Aner Iddien enthalen d'Verstäerkung vun de Strahlen andeems Photonstrahlen mat Elektronenstrahlen kollidéieren, oder Laserstrahlen kollidéieren, wat d'Wëssenschaftler vun der Chinesescher Station of Extreme Light Fuerschungszentrum zu Shanghai gesot hunn auszeféieren. E grousse Kollider vu Photonen oder Elektronen ass en neit an interessant Konzept dat derwäert ass ze beobachten.
