Эта модель открывает путь к экспериментам, которые могут подтвердить давнюю теорию о том, что вакуум не является пустым, а является источником виртуальных частиц, рассказывает 24 Канал со ссылкой на ZMEScience.
Смотрите также В глубинах океана нашли сотни гигантских вирусов, которых наука раньше не видела
Квантовый вакуум: не пустота, а источник частиц
Согласно современным представлениям, все элементарные частицы и весь наш материальный и нематериальный мир являются проявлениями квантовых полей. По сути, все частицы во Вселенной являются виртуальными, а вакуум постоянно генерирует пары электрон-позитрон, которые появляются и исчезают слишком быстро, чтобы их можно было обнаружить современными приборами.
Лишь недавно ученые приблизились к созданию лазеров мощностью 100 петаватт и более, способных воздействовать на мир на таком фундаментальном уровне, что даже вакуум (квантовые поля) начинает реагировать.
Симуляция четырех волнового смешения в вакууме
Работа британских и португальских исследователей поможет экспериментально зафиксировать эти явления. Их симулятор воспроизвел эффект, известный как четырех волновое смешивание в вакууме (Vacuum Four-Wave Mixing, FWM), который является нелинейным оптическим процессом, что происходит в вакууме при взаимодействии четырех электромагнитных волн на квантовом уровне.
В отличие от классического FWM, что обычно происходит в средах с выраженной нелинейностью, таких как кристаллы или газы, вакуумное FWM вызвано эффектами квантовой электродинамики (QED), в частности виртуальными парами электрон-позитрон, возникающих из-за принципа неопределенности Гейзенберга.
Как работала симуляция
Эксперимент в симуляции базировался на воспроизведении эффекта рассеивания фотон-фотон. Два лазерных луча мощностью в сотни петаватт (зеленые на иллюстрации) пересекались в одной точке с лазером поляризации меньшей мощности (красный).
Этот лазер поляризовал вакуум, создавая условия для рассеивания фотонов на виртуальных частицах, в результате чего возник четвертый луч (фиолетовый на иллюстрации) с другими характеристиками – длиной волны и уровнем энергии. При этом соблюдались законы сохранения энергии и импульса.
Значение модели для будущих экспериментов
Представленная модель стала первой симуляцией с временным разрешением, показавшей, как именно нужно настроить эксперимент с ультраточными параметрами – ориентацией, фокусом и другими характеристиками пересекающихся лучей,.
Модель четко указала, как это реализовать и где наблюдать результат, что может стать основой для реальных экспериментов. Исследователи, которые стремятся получить Нобелевскую премию по физике, могут ознакомиться с деталями симуляции в статье, опубликованной в журнале Communications Physics.