Beləliklə, o boşluq boşluq olmaqdan çıxır

Vakuum elə bir yerdir ki, siz onu görməsəniz də çox şey olur. Bununla belə, bunun dəqiq nəyə ehtiyac olduğunu öyrənmək o qədər enerji tələb edir ki, son vaxtlara qədər elm adamlarının virtual hissəciklər dünyasına nəzər salması qeyri-mümkün görünürdü. Bəzi insanlar belə bir vəziyyətdə dayandıqda, başqalarının onları cəhd etməyə təşviq etməsi mümkün deyil.

Kvant nəzəriyyəsinə görə, boşluq varlıq və yoxluq arasında pulsasiya edən virtual hissəciklərlə doludur. Onlar da tamamilə aşkar edilə bilməz - onları tapmaq üçün güclü bir şeyimiz olmasa.

İsveçin Göteborq şəhərindəki Chalmers Texnologiya Universitetinin nəzəri fiziki Mattias Marklund NyuScientist-in yanvar sayında "Adətən, insanlar vakuum haqqında danışarkən, onlar tamamilə boş olan bir şeyi nəzərdə tuturlar" dedi.

Belə çıxır ki, lazer heç də o qədər də boş olmadığını göstərə bilər.

Statistik mənada elektron

Virtual hissəciklər kvant sahəsi nəzəriyyələrində riyazi anlayışdır. Onlar fiziki hissəciklərdir ki, mövcudluqlarını qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə göstərirlər, lakin kütlənin qabığı prinsipini pozurlar.

Virtual hissəciklər Riçard Feynmanın əsərlərində görünür. Onun nəzəriyyəsinə görə, hər bir fiziki hissəcik əslində virtual hissəciklərin konqlomeratıdır. Fiziki elektron əslində virtual fotonlar yayan virtual elektrondur, onlar virtual elektron-pozitron cütlərinə parçalanır və bu da öz növbəsində virtual fotonlarla qarşılıqlı əlaqədə olur və s. sonsuzdur. "Fiziki" elektron virtual elektronlar, pozitronlar, fotonlar və bəlkə də digər hissəciklər arasında davam edən qarşılıqlı təsir prosesidir. Elektronun “reallığı” statistik anlayışdır. Bu dəstin hansı hissəsinin həqiqətən real olduğunu söyləmək mümkün deyil. Yalnız məlumdur ki, bütün bu hissəciklərin yüklərinin cəmi elektronun yükü ilə nəticələnir (yəni, sadə desək, virtual pozitronlardan bir çox virtual elektron olmalıdır) və onların kütlələrinin cəminin bütün hissəciklər elektron kütləsini yaradır.

Vakuumda elektron-pozitron cütləri əmələ gəlir. Hər hansı müsbət yüklü hissəcik, məsələn, proton, bu virtual elektronları cəlb edəcək və pozitronları dəf edəcək (virtual fotonların köməyi ilə). Bu fenomen vakuum qütbləşməsi adlanır. Bir proton tərəfindən fırlanan elektron-pozitron cütləri

elektrik sahəsi ilə protonun sahəsini dəyişən kiçik dipollar əmələ gətirirlər. Deməli, ölçdüyümüz protonun elektrik yükü protonun özünün deyil, virtual cütlər də daxil olmaqla bütün sistemin yüküdür.

Vakuuma lazer

Virtual hissəciklərin mövcud olduğuna inanmağımızın səbəbi fotonların elektronlarla qarşılıqlı təsirini izah etməyə çalışan fizikanın bir qolu olan kvant elektrodinamikasının (QED) əsaslarına gedib çıxır. Bu nəzəriyyə 30-cu illərdə inkişaf etdirildiyindən fiziklər riyazi cəhətdən zəruri olan, lakin görünməyən, eşidilə bilməyən və hiss olunmayan hissəciklər problemi ilə necə məşğul olacağı ilə maraqlanırdılar.

QED göstərir ki, nəzəri cəhətdən kifayət qədər güclü elektrik sahəsi yaratsaq, onda virtual müşayiət olunan elektronlar (və ya elektron adlanan statistik konqlomerat təşkil edən) onların mövcudluğunu aşkar edəcək və onları aşkar etmək mümkün olacaq. Bunun üçün tələb olunan enerji Schwinger həddi kimi tanınan həddə çatmalı və onu keçməlidir ki, bu həddən artıq, obrazlı şəkildə ifadə edildiyi kimi, vakuum klassik xüsusiyyətlərini itirir və “boş” olmağı dayandırır. Niyə bu qədər sadə deyil? Fərziyyələrə görə, tələb olunan enerji miqdarı dünyanın bütün elektrik stansiyalarının istehsal etdiyi ümumi enerji qədər - daha milyard dəfə olmalıdır.

İş bizim əlimizdən kənarda görünür. Göründüyü kimi, 80-ci illərdə keçən ilki Nobel Mükafatı laureatları Gerard Mourou və Donna Strickland tərəfindən hazırlanmış ultra qısa, yüksək intensivlikli optik impulsların lazer texnikasından istifadə etmək mütləq deyil. Mourou özü açıq şəkildə dedi ki, bu lazer super çəkilişlərində əldə edilən giga-, tera- və hətta petawatt gücləri vakuumu qırmaq imkanı yaradır. Onun konsepsiyaları Avropa fondları tərəfindən dəstəklənən və Rumıniyada inkişaf etdirilən Extreme Light Infrastructure (ELI) layihəsində təcəssüm olunub. Buxarest yaxınlığında elm adamlarının Schwinger həddini aşmaq üçün istifadə etmək istədikləri iki 10 pewatt lazer var.

Bununla belə, enerji məhdudiyyətlərini pozmağı bacarsaq belə, nəticə - və nəhayət, fiziklərin gözünə görünəcək - olduqca qeyri-müəyyən olaraq qalır. Virtual hissəciklər vəziyyətində tədqiqat metodologiyası uğursuzluğa düçar olmağa başlayır və hesablamalar artıq məna kəsb etmir. Sadə bir hesablama da göstərir ki, iki ELI lazer çox az enerji yaradır. Hətta dörd birləşdirilmiş paket hələ də lazım olandan 10 dəfə azdır. Bununla belə, elm adamları bundan ruhdan düşmürlər, çünki onlar bu sehrli həddi kəskin birdəfəlik sərhəd deyil, tədricən dəyişmə sahəsi hesab edirlər. Beləliklə, daha kiçik enerji dozaları ilə də bəzi virtual effektlərə ümid edirlər.

Tədqiqatçıların lazer şüalarını necə gücləndirmək barədə müxtəlif fikirləri var. Onlardan biri işıq sürəti ilə hərəkət edən güzgüləri əks etdirən və gücləndirən kifayət qədər ekzotik konsepsiyadır. Digər ideyalar arasında foton şüalarının elektron şüaları ilə toqquşması yolu ilə şüaların gücləndirilməsi və ya Şanxaydakı Çin Ekstremal İşıq tədqiqat mərkəzindəki elm adamlarının həyata keçirmək istədikləri lazer şüalarının toqquşması daxildir. Fotonların və ya elektronların böyük toqquşdurucusu müşahidə etməyə dəyər yeni və maraqlı bir anlayışdır.