In einer bahnbrechenden Leistung haben Physiker der Universität Oxford, zusammen mit Forschern der Universität Lissabon, die komplexen Wechselwirkungen intensiver Laserstrahlen mit dem Quantenvakuum simuliert. Diese Simulation, durchgeführt mit fortschrittlicher 3D-Modellierung, bietet einen einzigartigen Einblick in einen Bereich, der bisher außerhalb unserer Reichweite lag. Die in Communications Physics veröffentlichte Forschung könnte unser Verständnis der fundamentalen Physik revolutionieren.
Das Team rekonstruierte die Vakuum-Vierwellenmischung, ein Verfahren, bei dem fokussierte Laserpulse mit virtuellen Elektron-Positron-Paaren im Vakuum interagieren und einen vierten Laserstrahl erzeugen. Dieser „Licht aus der Dunkelheit“-Effekt könnte als Sonde für neue Physik bei extremen Intensitäten dienen. Hauptautorin Zixin (Lily) Zhang erklärte, dass ihr Computerprogramm ein zeitaufgelöstes, 3D-Fenster in die Quantenvakuum-Wechselwirkungen bietet.
Diese Forschung ist besonders aktuell, da eine neue Generation von ultra-leistungsstarken Lasern auf den Markt kommt, die verspricht, die Photon-Photon-Streuung experimentell zu bestätigen. Die Berechnungsmethode des Teams könnte auch bei der Planung zukünftiger Hochenergie-Laserexperimente und der Suche nach Anzeichen hypothetischer Teilchen, wie Axionen und teilgeladenen Teilchen, die potenzielle Kandidaten für dunkle Materie sind, hilfreich sein. Dieser Fortschritt eröffnet neue Horizonte für die Erforschung des Quantenvakuums auf beispiellose Weise. Die Ergebnisse könnten auch für zukünftige Forschungsprojekte in Deutschland und Europa von Bedeutung sein, insbesondere im Bereich der Grundlagenforschung.