Cercetătorii au „extras” lumină din întuneric. Alinierea exactă a trei lasere extrem de puternice ar putea produce o a patra rază enigmatică de lumină, care pare să fi apărut din întunericul profund.
Oamenii de știință au „extras” lumină din întuneric. Deși pare a fi parte dintr-un ritual misterios, acest fenomen a fost validat printr-o simulare a efectelor cuantice ce pot apărea în vid, atunci când câmpuri electromagnetice de intensitate extremă se interacționează.
O echipă de cercetători de la Universitatea Oxford (Marea Britanie) și Universitatea din Lisabona (Portugalia) a folosit un model semi-clasic pentru a simula în timp real și în dimensiuni 3D aceste fenomene cuantice. Obiectivul: să investigheze ceea ce se întâmplă când impulsuri laser de o intensitate considerabilă se combină în spațiu gol.
„Nu discutăm aici doar despre o curiozitate academică, este un pas semnificativ spre validarea experimentală a unor efecte cuantice care, până acum, au fost doar teoretice”, detaliază fizicianul Peter Norreys de la Oxford.
Cercetătorii au „extras” lumină din întuneric
Tehnologia laser a evoluat semnificativ de la inventarea sa, acum peste o jumătate de secol. Astăzi, suntem capabili să concentrăm petawați de putere în fracțiuni de secundă, teoretic suficient pentru a extrage materie chiar din țesătura realității.
La nivel cuantic, ceea ce denumim „spațiu gol” este, în realitate, un vast ocean de posibilități. Diversificate câmpuri fizice vibrează cu potențialul de a genera particule, inclusiv fotoni și componente fundamentale ale materiei. Aceste particule virtuale apar și dispar constant, în intervale infinitezimale de timp.
Pentru ca acestea să existe mai mult decât pentru o clipă, este necesară o „forțare” fizică destul de intensă, care să le împiedice să se anuleze reciproc, exact tipul de influență pe care câmpurile electromagnetice extrem de puternice pot să-l exercite atunci când sunt reglate corect.
Pentru a verifica corectitudinea acestor predicții, echipa lui Norreys a realizat simulări bazate pe ecuațiile care descriu comportamentul câmpurilor electromagnetice în vid.
Rezultatele au demonstrat că, dacă se unesc trei fascicule laser suficient de intense, câmpurile lor electromagnetice pot genera un tip de polarizare care „extrage” fotonii virtuali din vid, forțându-i să devină reali pentru o perioadă mai extinsă. Acest fenomen, cunoscut sub denumirea de „amestec în patru unde” (four-wave mixing), s-ar putea manifesta sub formă unei a patra raze de lumină. Fenomenul a fost prezis teoretic cu mult timp în urmă, însă, până acum, a fost imposibil de observat direct în experimente, conform celor de la Science Alert.
Încotro se îndreaptă cercetarea?
„Aplicând modelul nostru unui experiment cu trei raze laser, am reușit să surprindem întreaga varietate de semnături cuantice, dar și detaliile esențiale despre zona de interacțiune și scara de timp implicată”, afirmă fizicianul Zixin Zhang, autorul principal al studiului.
Deși, în prezent, rezultatele sunt doar numerice, ele oferă o descriere fizică mai realistă decât modelele anterioare. Și este posibil să nu dureze mult până la obținerea confirmației experimentale.
În România, Extreme Light Infrastructure (ELI) dispune de cea mai avansată infrastructură laser de mare putere la nivel mondial, atingând deja valori medii de aproximativ 10 petawați în impulsuri ultra-scurte.
În Statele Unite, proiectul EP-OPAL de la Universitatea Rochester dezvoltă două lasere de câte
