Dalam pengembangan terobosan, para peneliti dari Universitas Oxford dan Lisbon telah mensimulasikan dalam tiga dimensi dan waktu nyata bagaimana vakum kuantum dapat menghasilkan cahaya. Penemuan ini, yang diterbitkan dalam Communications Physics, menandai langkah signifikan menuju pemahaman sifat dasar ruang dan energi.
Karya tim berfokus pada interaksi empat gelombang dalam vakum kuantum. Secara khusus, mereka menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu, tiga berkas laser dapat menghasilkan gelombang elektromagnetik keempat, secara efektif menciptakan cahaya dari ruang yang tampaknya kosong. Fenomena ini, yang diprediksi secara teoretis, kini telah dimodelkan secara komputasi dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Simulasi, menggunakan versi yang diperluas dari kode OSIRIS, menggabungkan persamaan non-linier yang diturunkan dari Lagrangian Heisenberg-Euler. Ini memungkinkan para peneliti untuk memodelkan perilaku medan listrik dan magnetik dalam kondisi ekstrem. Simulasi tidak hanya menghitung hasil akhir, tetapi juga memungkinkan pengamatan langkah demi langkah pembentukan pulsa cahaya secara real-time.
Tidak seperti model sebelumnya, simulasi ini mengintegrasikan profil laser yang realistis, termasuk lebar, durasi, dan sudut datang. Pendekatan terperinci ini memberikan dasar untuk mempersiapkan eksperimen dunia nyata di fasilitas seperti Extreme Light Infrastructure (ELI) di Eropa dan proyek Vulcan 20-20 di Inggris. Pulsa yang dihasilkan merambat dengan kecepatan hampir cahaya, mengkonfirmasi perilakunya sebagai foton.
Penelitian ini juga dapat membantu dalam pencarian partikel hipotetis, seperti axion, yang merupakan komponen potensial dari materi gelap. Kemampuan untuk menginduksi efek dalam vakum kuantum membuka jalan baru untuk menjelajahi wilayah di luar fisika partikel tradisional. Simulasi menawarkan data berharga untuk desain eksperimen, termasuk durasi yang tepat, waktu kedatangan, dan intensitas maksimum dari pulsa yang dihasilkan.
Kemajuan ini datang ketika generasi baru laser ultra-intensif mulai beroperasi. Fasilitas seperti ELI, SEL di China, dan sistem OPAL di Amerika Serikat akan segera memiliki kekuatan yang dibutuhkan untuk mereproduksi kondisi yang disimulasikan. Ini menandai pergeseran dari eksperimen buta ke peta jalan yang menunjukkan bagaimana, kapan, dan di mana cahaya dapat muncul dari vakum.
Karya ini menggarisbawahi gagasan bahwa vakum bukan hanya latar belakang tetapi aktor dinamis dengan properti sendiri. Kemampuan untuk menciptakan cahaya dari vakum hanya menggunakan cahaya memaksa kita untuk memikirkan kembali konsep dasar energi, materi, dan ruang, yang mewakili langkah menuju fisika eksperimen baru dari yang tak terlihat.