Czy wiązka laserowa może wchodzić w interakcję z pustą przestrzenią? Czy światło może odchylać się od siebie? To nie są koncepcje science fiction, ale realne efekty kwantowe, które naukowcy modelują teraz z niesamowitą precyzją.
Brytyjscy fizycy opracowali algorytm zdolny do obliczania, w jaki sposób wysokoenergetyczne fotony oddziałują z wirtualnymi cząstkami w próżni. Cząstki te, podlegające prawom mechaniki kwantowej, stale pojawiają się i znikają, skutecznie tworząc morze aktywności.
Stworzony symulator może przewidywać złożone efekty, które powstają, gdy światło przechodzi przez kryształy i obszary z silnymi polami magnetycznymi. Algorytm jest wbudowany w pakiet oprogramowania OSIRIS, który jest szeroko stosowany w modelowaniu laserów dużej mocy.
Te badania to nie tylko teoria. Obliczenia te stają się podstawą rozwoju laserów dużej mocy w następnej dekadzie i pomogą w badaniu efektów kwantowych, które wcześniej tylko przypuszczano.
„Obliczenia te są ważne nie tylko z punktu widzenia akademickiego, ale także dlatego, że mogą pomóc w eksperymentalnym potwierdzeniu efektów kwantowych, które do tej pory mogliśmy tylko przypuszczać” – mówi profesor Peter Norreys z Uniwersytetu Oksfordzkiego.
Okazuje się, że zachowanie światła w próżni jest dalekie od prostego. Przy wysokich energiach zaczynają pojawiać się egzotyczne efekty: fotony mogą rozpraszać się na „niewidocznych” obiektach, odchylać od swojego kursu, a nawet wchodzić ze sobą w interakcje. To stwarza problemy, ale także daje naukowcom szansę na dokonanie nowych odkryć, takich jak tworzenie pozytonów i innych cząstek antymaterii.
„Nasz algorytm otworzył okno na kwantowy świat próżni. Byliśmy w stanie zamodelować wszystkie kluczowe zjawiska, które występują, gdy wiązki laserowe zderzają się w krysztale. To początek drogi do zrozumienia jeszcze bardziej złożonych struktur w samym świetle” – zauważa naukowiec John Zyskin z Oksfordu.
Próżnia (z łac. vacuum – pusta) to przestrzeń wolna od materii. W technologii i fizyce stosowanej medium ma oznaczać ciśnienie znacznie niższe niż atmosferyczne.