Ҳамин тавр, он холӣ аз холӣ мемонад
Вакуум ҷойест, ки ҳатто агар шумо онро набинед, бисёр чизҳо рӯй медиҳанд. Бо вуҷуди ин, барои фаҳмидани он, ки то ба наздикӣ барои олимон ба олами зарраҳои виртуалӣ назар кардан ғайриимкон менамуд, ин қадар энергия лозим аст. Вақте ки баъзе одамон дар чунин вазъият қатъ мешаванд, барои дигарон имконнопазир аст, ки онҳоро ба кӯшиш ташвиқ кунанд.
Тибқи назарияи квантӣ, фазои холӣ бо зарраҳои виртуалӣ пур мешавад, ки дар байни мавҷудият ва мавҷудият набз мекунанд. Онҳо инчунин комилан номуайянанд - агар мо барои ёфтани онҳо чизи тавоно надошта бошем.
"Одатан, вақте ки одамон дар бораи вакуум ҳарф мезананд, онҳо чизеро дар назар доранд, ки комилан холӣ аст" гуфт физики назариявӣ Маттиас Марклунд аз Донишгоҳи технологии Чалмерс дар Гетеборги Шветсия дар шумораи январи NewScientist.
Маълум мешавад, ки лазер метавонад нишон диҳад, ки он он қадар холӣ нест.
Электрон ба маънои оморӣ
Заррачаҳои виртуалӣ як мафҳуми математикӣ дар назарияҳои майдони квантӣ мебошанд. Онҳо зарраҳои физикӣ мебошанд, ки ҳузури худро тавассути таъсири мутақобила зоҳир мекунанд, аммо принсипи қабати массаро вайрон мекунанд.
Зарраҳои виртуалӣ дар корҳои Ричард Фейнман пайдо мешаванд. Тибқи назарияи ӯ, ҳар як зарраҳои физикӣ дар асл як конгломерати зарраҳои виртуалӣ мебошанд. Электрони физикӣ воқеан як электрони маҷозӣест, ки фотонҳои виртуалӣ мебарорад, ки ба ҷуфтҳои виртуалии электрон-позитронӣ таҷзия мешавад, ки дар навбати худ бо фотонҳои виртуалӣ мутақобила мекунанд - ва ғайра. Электрон "физикӣ" як раванди доимии таъсири мутақобила байни электронҳои виртуалӣ, позитронҳо, фотонҳо ва эҳтимолан дигар зарраҳо мебошад. «Ҳақиқат»-и электрон мафҳуми оморист. Гуфтан мумкин нест, ки кадом қисми ин маҷмӯа воқеан воқеӣ аст. Фақат маълум аст, ки ҷамъи зарядҳои ҳамаи ин зарраҳо боиси заряди электрон мегардад (яъне содда карда гуем, бояд як электрони виртуалӣ назар ба позитронҳои виртуалӣ зиёд бошад) ва ҷамъи массаҳои ҳама зарраҳо массаи электронро ба вуҷуд меоранд.
Дар вакуум ҷуфтҳои электрон-позитронӣ ба вуҷуд меоянд. Ҳар як заррачаи зарядноки мусбат, масалан, протон, ин электронҳои виртуалиро ҷалб мекунад ва позитронҳоро бозмедорад (бо ёрии фотонҳои виртуалӣ). Ин падидаро поляризатсияи вакуумӣ меноманд. Ҷуфтҳои электрон-позитронӣ, ки тавассути протон гардиш мекунанд
диполҳои хурдеро ба вуҷуд меоранд, ки майдони протонро бо майдони электрикии худ иваз мекунанд. Аз ин рӯ, заряди электрикии протоне, ки мо чен мекунем, заряди худи протон нест, балки тамоми система, аз ҷумла ҷуфтҳои виртуалӣ аст.
Лазер ба вакуум
Сабаби мавҷудияти зарраҳои виртуалӣ ба асосҳои электродинамикаи квантӣ (QED), як бахши физика бармегардад, ки кӯшиш мекунад таъсири мутақобилаи фотонҳоро бо электронҳо шарҳ диҳад. Аз замони ихтироъ шудани ин назария дар солҳои 30, физикҳо дар ҳайрат буданд, ки чӣ гуна бо мушкили зарраҳое, ки аз ҷиҳати риёзӣ заруранд, вале дидан, шунидан ва эҳсос кардан ғайриимкон аст, чӣ гуна бояд мубориза баранд.
QED нишон медиҳад, ки аз ҷиҳати назариявӣ, агар мо майдони электрикии ба қадри кофӣ қавӣ эҷод кунем, он гоҳ электронҳои ҳамроҳи виртуалӣ (ё конгломерати оморӣ, ки электронро ташкил медиҳанд) ҳузури онҳоро ошкор мекунанд ва онҳоро ошкор кардан мумкин аст. Энергияе, ки барои ин лозим аст, бояд ба лимити маъруфи Швингер расида ва аз он зиёдтар бошад, ки берун аз он, чунон ки ба таври рамзӣ ифода мешавад, вакуум хосиятҳои классикии худро гум мекунад ва "холӣ" буданро қатъ мекунад. Чаро ин қадар оддӣ нест? Мувофики тахминхо микдори зарурии энергия бояд ба андозаи энергияи умумии истехсолкардаи хамаи станцияхои электрикии чахон — миллиард маротибаи дигар бошад.
Чунин ба назар мерасад, ки аз дастамон берун аст. Аммо, тавре маълум мешавад, на ҳатман истифода бурдани техникаи лазерии импулсҳои оптикии ултра-кӯтоҳ ва шиддатнокии баланд, ки дар солҳои 80-ум аз ҷониби барандагони Ҷоизаи Нобели соли гузашта Жерард Муру ва Донна Стрикленд таҳия шуда буданд. Худи Муру ошкоро гуфт, ки қудрати гига-, тера- ва ҳатто петаватт, ки дар ин супершотҳои лазерӣ ба даст оварда шудаанд, имкони шикастани вакуумро фароҳам меорад. Консепсияҳои ӯ дар лоиҳаи Инфрасохтори Extreme Light (ELI) таҷассум ёфтаанд, ки аз ҷониби фондҳои аврупоӣ дастгирӣ ёфта, дар Руминия таҳия шудаанд. Дар наздикии Бухарест ду лазери 10 петаватт мавҷуд аст, ки олимон мехоҳанд, ки барои бартараф кардани маҳдудияти Швингер истифода баранд.
Бо вуҷуди ин, ҳатто агар мо тавонем, ки маҳдудиятҳои энергетикиро вайрон кунем, натиҷа ва он чизе ки дар ниҳоят ба назари физикҳо пайдо мешавад, хеле номуайян боқӣ мемонад. Дар мавриди зарраҳои маҷозӣ, методологияи тадқиқот ноком шуданро оғоз мекунад ва ҳисобҳо дигар маъно надоранд. Ҳисоби оддӣ инчунин нишон медиҳад, ки ду лазери ELI энергияи хеле кам тавлид мекунанд. Ҳатто чор бастаи якҷояшуда ҳанӯз 10 маротиба камтар аз лозим аст. Бо вуҷуди ин, олимон аз ин рӯҳафтода намешаванд, зеро онҳо ин маҳдудияти ҷодугарро на маҳдудияти якбораи якбора, балки майдони тадриҷии тағирот мешуморанд. Ҳамин тавр, онҳо ҳатто бо миқдори камтари энергия ба баъзе эффектҳои виртуалӣ умед мебанданд.
Тадқиқотчиён барои мустаҳкам кардани нурҳои лазерӣ ғояҳои гуногун доранд. Яке аз онҳо консепсияи хеле экзотикии инъикос ва пурқувваткунандаи оинаҳо мебошад, ки бо суръати рӯшноӣ ҳаракат мекунанд. Идеяҳои дигар тақвият додани чӯбҳоро тавассути бархӯрди чӯбҳои фотон бо чӯбҳои электронӣ ё бархӯрди чӯбҳои лазерӣ, ки гуфта мешавад олимони Маркази тадқиқотии Чин оид ба рӯшноии шадид дар Шанхай мехоҳанд иҷро кунанд. Коллайдери бузурги фотонҳо ё электронҳо консепсияи нав ва ҷолибест, ки қобили мушоҳида аст.
