Em um desenvolvimento inovador, pesquisadores das Universidades de Oxford e Lisboa simularam em três dimensões e em tempo real como o vácuo quântico pode gerar luz. Esta descoberta, publicada na Communications Physics, marca um passo significativo para a compreensão da natureza fundamental do espaço e da energia.
O trabalho da equipe se concentra na interação de quatro ondas no vácuo quântico. Especificamente, eles demonstraram que, sob condições específicas, três feixes de laser podem gerar uma quarta onda eletromagnética, efetivamente criando luz a partir do espaço aparentemente vazio. Este fenômeno, previsto teoricamente, foi agora modelado computacionalmente com uma resolução sem precedentes.
A simulação, usando uma versão expandida do código OSIRIS, incorpora equações não lineares derivadas da lagrangiana de Heisenberg-Euler. Isso permite que os pesquisadores modelem o comportamento de campos elétricos e magnéticos em condições extremas. A simulação não apenas calcula o resultado final, mas também permite uma observação passo a passo da formação do pulso de luz em tempo real.
Ao contrário de modelos anteriores, esta simulação integra perfis de laser realistas, incluindo largura, duração e ângulo de incidência. Esta abordagem detalhada fornece uma base para a preparação de experimentos do mundo real em instalações como a Extreme Light Infrastructure (ELI) na Europa e o projeto Vulcan 20-20 no Reino Unido. O pulso gerado se propaga a quase a velocidade da luz, confirmando seu comportamento como um fóton.
Esta pesquisa também pode auxiliar na busca por partículas hipotéticas, como axions, que são componentes potenciais da matéria escura. A capacidade de induzir efeitos no vácuo quântico abre novas vias para explorar territórios além da física de partículas tradicional. A simulação oferece dados valiosos para o projeto experimental, incluindo a duração exata, o tempo de chegada e a intensidade máxima do pulso gerado.
Este avanço ocorre à medida que uma nova geração de lasers ultra-intensos se torna operacional. Instalações como ELI, SEL na China e o sistema OPAL nos Estados Unidos em breve terão o poder necessário para reproduzir as condições simuladas. Isso marca uma mudança da experimentação cega para um roteiro que indica como, quando e onde a luz pode emergir do vácuo.
Este trabalho ressalta a ideia de que o vácuo não é apenas um pano de fundo, mas um ator dinâmico com suas próprias propriedades. A capacidade de criar luz a partir do vácuo usando apenas luz nos força a repensar os conceitos fundamentais de energia, matéria e espaço, representando um passo em direção a uma nova física experimental do invisível.