Vì vậy, sự trống rỗng đó không còn là sự trống rỗng
Chân không là một nơi mà, ngay cả khi bạn không nhìn thấy nó, rất nhiều điều xảy ra. Tuy nhiên, để tìm ra chính xác thứ gì đòi hỏi nhiều năng lượng đến mức các nhà khoa học cho đến gần đây dường như không thể nghiên cứu về thế giới của các hạt ảo. Khi một số người dừng lại trong tình huống như vậy, thì không thể có người khác khuyến khích họ cố gắng.
Theo lý thuyết lượng tử, không gian trống chứa đầy các hạt ảo dao động giữa bản thể và vật không tồn tại. Chúng cũng hoàn toàn không thể phát hiện được - trừ khi chúng ta có thứ gì đó mạnh mẽ để tìm chúng.
Nhà vật lý lý thuyết Mattias Marklund thuộc Đại học Công nghệ Chalmers ở Gothenburg, Thụy Điển cho biết: “Thông thường, khi mọi người nói về chân không, họ có nghĩa là một thứ gì đó hoàn toàn trống rỗng”.
Nó chỉ ra rằng tia laser có thể cho thấy rằng nó không trống rỗng chút nào.
Electron theo nghĩa thống kê
Hạt ảo là một khái niệm toán học trong lý thuyết trường lượng tử. Chúng là các hạt vật chất thể hiện sự hiện diện của chúng thông qua các tương tác, nhưng vi phạm nguyên tắc vỏ của khối lượng.
Các hạt ảo xuất hiện trong các tác phẩm của Richard Feynman. Theo lý thuyết của ông, mỗi hạt vật chất trên thực tế là một tập hợp các hạt ảo. Một điện tử vật lý thực sự là một điện tử ảo phát ra các photon ảo, chúng phân rã thành các cặp electron-positron ảo, lần lượt tương tác với các photon ảo - và cứ như vậy vô tận. Electron "vật lý" là một quá trình tương tác liên tục giữa các electron ảo, positron, photon và có thể cả các hạt khác. "Thực tế" của một electron là một khái niệm thống kê. Không thể nói phần nào của bộ này thực sự là thật. Người ta chỉ biết rằng tổng các điện tích của tất cả các hạt này dẫn đến điện tích của electron (nghĩa là, nói một cách đơn giản, phải có một electron ảo nhiều hơn số positron ảo) và tổng khối lượng của tất cả các hạt tạo ra khối lượng của electron.
Các cặp electron-positron được hình thành trong chân không. Bất kỳ hạt nào mang điện tích dương, ví dụ như một proton, sẽ hút các electron ảo này và đẩy các positron (với sự trợ giúp của các photon ảo). Hiện tượng này được gọi là sự phân cực chân không. Các cặp electron-positron quay bởi một proton
chúng tạo thành các lưỡng cực nhỏ làm thay đổi trường của proton bằng điện trường của chúng. Do đó, điện tích của proton mà chúng ta đo được không phải là của chính proton, mà là của toàn bộ hệ thống, bao gồm cả các cặp ảo.
Tia laser vào chân không
Lý do chúng ta tin rằng các hạt ảo tồn tại bắt nguồn từ nền tảng của điện động lực học lượng tử (QED), một nhánh của vật lý cố gắng giải thích sự tương tác của các photon với các electron. Kể từ khi lý thuyết này được phát triển vào những năm 30, các nhà vật lý đã tự hỏi làm thế nào để giải quyết vấn đề các hạt cần thiết về mặt toán học nhưng không thể nhìn thấy, nghe thấy hoặc cảm nhận được.
QED chỉ ra rằng về mặt lý thuyết, nếu chúng ta tạo ra một điện trường đủ mạnh, thì các electron ảo đi kèm (hoặc tạo nên một tập hợp thống kê được gọi là electron) sẽ tiết lộ sự hiện diện của chúng và có thể phát hiện ra chúng. Năng lượng cần thiết cho việc này phải đạt và vượt quá giới hạn được gọi là giới hạn Schwinger, vượt quá giới hạn này, như được diễn đạt một cách hình tượng, chân không mất đi các đặc tính cổ điển của nó và không còn là "trống rỗng". Tại sao nó không đơn giản như vậy? Theo các giả định, lượng năng lượng cần thiết phải bằng tổng năng lượng được sản xuất bởi tất cả các nhà máy điện trên thế giới - một tỷ lần nữa.
Điều dường như nằm ngoài tầm với của chúng tôi. Tuy nhiên, hóa ra là không nhất thiết nếu người ta sử dụng kỹ thuật laze của các xung quang học cường độ cao, cực ngắn, được phát triển vào những năm 80 bởi những người đoạt giải Nobel năm ngoái, Gérard Mourou và Donna Strickland. Bản thân Mourou đã công khai nói rằng sức mạnh giga-, tera- và thậm chí petawatt đạt được trong các ảnh chụp siêu laser này tạo ra cơ hội để phá vỡ chân không. Các khái niệm của ông đã được thể hiện trong dự án Cơ sở hạ tầng ánh sáng cực đoan (ELI), được hỗ trợ bởi các quỹ châu Âu và được phát triển ở Romania. Có hai tia laser 10 petawatt gần Bucharest mà các nhà khoa học muốn sử dụng để vượt qua giới hạn Schwinger.
Tuy nhiên, ngay cả khi chúng ta cố gắng phá vỡ các giới hạn năng lượng, thì kết quả - và cuối cùng điều gì sẽ xuất hiện trước mắt các nhà vật lý - vẫn rất không chắc chắn. Trong trường hợp hạt ảo, phương pháp nghiên cứu bắt đầu thất bại, và các phép tính không còn ý nghĩa nữa. Một phép tính đơn giản cũng cho thấy rằng hai tia laser ELI tạo ra quá ít năng lượng. Ngay cả bốn gói kết hợp vẫn ít hơn 10 lần so với nhu cầu. Tuy nhiên, các nhà khoa học không nản lòng với điều này, bởi họ coi giới hạn ma thuật này không phải là giới hạn rõ rệt một lần mà là một vùng thay đổi dần dần. Vì vậy, họ hy vọng vào một số hiệu ứng ảo ngay cả với liều năng lượng nhỏ hơn.
Các nhà nghiên cứu có nhiều ý tưởng khác nhau để tăng cường các chùm tia laze. Một trong số đó là khái niệm khá kỳ lạ về gương phản xạ và khuếch đại truyền với tốc độ ánh sáng. Các ý tưởng khác bao gồm khuếch đại chùm tia bằng cách va chạm chùm photon với chùm tia điện tử, hoặc tia laze va chạm, mà các nhà khoa học tại trung tâm nghiên cứu Trạm Cực sáng Trung Quốc ở Thượng Hải được cho là muốn thực hiện. Một máy va chạm lớn của các photon hoặc electron là một khái niệm mới và thú vị đáng để quan sát.
