يقترب الفيزيائيون من بناء ليزر قوية بما يكفي لانتزاع المادة من فراغ.
وفقًا لتقرير نشر في 24 يناير في مجلة Science ، يستعد فريق من العلماء الصينيين لبدء البناء هذا العام على ليزر بقوة 100 بيتوات في شنغهاي تُعرف باسم محطة الضوء المتطرف أو SEL. وهذا يضعهم في مقدمة مجال واسع من العلماء حول العالم الذين يعملون على تحقيق تنبؤ نشرته مجلة فيزيكال ريفيو ليترز في عام 2010 من قبل فريق من علماء الفيزياء الأمريكيين والفرنسيين بأن الليزر القوي بما فيه الكفاية يمكن أن يتسبب في ظهور الإلكترونات من فراغ.
قد يبدو من الغريب أن نتخيل أن الإلكترونات يمكن أن تظهر خارج الفضاء الفارغ. ولكن من المنطقي أكثر في ضوء الادعاء الغريب بالديناميكا الكهربائية الكمومية: الفضاء "الفارغ" ليس فارغًا على الإطلاق ، بل يتكون من أزواج كثيفة من المادة والمادة المضادة. هذه الأزواج تملأ بإحكام الفجوات بين كل شيء ، حالات الديناميكا الكهربائية الكمومية - فهي لا تتفاعل بأي طريقة ملحوظة مع بقية الكون ، لأنها تلغي بعضها البعض.
لذلك من الأسهل التفكير في أن الليزر الصيني لن يخلق الكثير من المادة ، لأنه يسبب دخوله إلى العالم الذي يمكن للبشر إدراكه. سوف تتسبب نبضات طاقتها القوية في فصل الإلكترونات عن التوائم المضادة للمادة ، البوزيترونات ، بطرق يمكن للباحثين اكتشافها.
ومع ذلك ، فإن بناء ليزر قوي بما يكفي للقيام بذلك ، يعد تحديًا تقنيًا صعبًا (ومكلفًا). مائة بيتوات ، كما ذكرت العلوم ، هي طاقة أكثر بحوالي 10،000 مرة من جميع الشبكات الكهربائية في العالم مجتمعة.
يمكن لليزر صيني أصغر ، وهو مرفق Superintense Ultrafast Laser في شنغهاي ، تحقيق 10 بتوات بحلول نهاية هذا العام. (هذا هو 1000 مرة قوة جميع شبكات العالم.) فكيف يمكن أن تصل أشعة الليزر إلى مستويات الطاقة الهائلة هذه؟
وكما أوضح مؤلفو التقرير في مجلة ساينس ، فإن القوة هي وظيفة لشيئين: الطاقة والوقت. أطلق جولًا من الطاقة على مدار ثانية ، وهذا هو 1 واط. قم بتحرير الجول على مدار ساعة واحدة ، وهذا فقط 0.28 ملي واط (2800 من الألف من الواط). لكن أطلق هذا الجول في جزء واحد فقط من المليون ، أي مليون واط ، أو 1 ميجاوات.
تعتمد جميع أشعة الليزر الخارقة بشكل أو بآخر على إطلاق كميات كبيرة من الطاقة خلال فترات زمنية قصيرة ، وتضخيمها وثني الحزم بحيث تصل كل تلك الطاقة إلى هدفها على مدار فترة زمنية أقصر ، العلم ذكرت المادة.
بحلول عام 2023 ، يمكن لـ SEL أن تضرب أهدافًا فقط 3 ميكرومتر (3 ملايين من المتر ، أو عرض بكتريا قولونية البكتيريا) عبر 100 بيتوات من الطاقة ، وفقًا للتقرير في العلوم.
لمزيد من التفاصيل الفنية حول كيفية عمل هذا الليزر ، وكيف تقارن مشاريع الليزر الأخرى حول العالم ولماذا تتخلف الولايات المتحدة حتى الآن عن الركب ، راجع تقرير Science الكامل.
