دستاوردی شگفت‌انگیز در فیزیک کوانتوم؛ دانشمندان از «هیچ»، نور خلق کردند_صبح سریع

محققان برای اولین‌بار با همانند‌سازی سه‌بعدی نشان دادند که چطور می‌توان از «خلاء کوانتومی» یا فضای به ظاهر خالی و تاریک، نور تشکیل کرد.

برخلاف فکر ما، فضای خالی واقعاً خالی نیست. مطابق نظریه الکترودینامیک کوانتومی این فضا که «خلاء کوانتومی» نامیده می‌شود، مملو از نوسانات انرژی و ذرات مجازی با عمر مختصر است که دائماً درحال به وجود آمدن و از بین رفتن می باشند. به گزارش Neowin، اکنون دانشمندان دانشگاه آکسفورد و مؤسسه عالی فنی لیسبون، موفق به همانند‌سازی اتفاق‌ای شگفت‌انگیز شده‌اند که در آن نور از «هیچ» خلق می‌شود.

خلق نور از تاریکی در فیزیک کوانتوم

محققان با منفعت گیری از یک نسخه زیاد پیشرفته از نرم‌افزار همانند‌سازی OSIRIS، اتفاق‌ای به نام «ترکیب چهار-موجی خلاء» (Vacuum Four-Wave Mixing) را مدل‌سازی کردند. فرایند این اتفاق به این صورت است که ابتدا سه پرتو لیزر بسیار قوی در یک نقطه از فضای خالی با هم تلاقی می‌کنند. میدان الکترومغناطیسی عظیم ناشی از این تلاقی، ذرات مجازی الکترون-پوزیترون حاضر در خلاء کوانتومی را «قطبی» می‌کند و به آنها انرژی می‌دهد. این برهم‌کنش علتمی‌شود فوتون‌ها (ذرات نور) به یکدیگر برخورد کنند و از بطن این فضای به‌ظاهر خالی، یک پرتو لیزر چهارم کاملاً تازه ساطع شود.

نور در کوانتوم

این دستاورد نظری، همزمان با راه‌اندازی نسل جدیدی از لیزرهای چند پتاواتی در سراسر جهان (همانند تأسیسات Vulcan 20-20 در بریتانیا، ELI در اروپا و OPAL در آمریکا) صورت گرفته است. این لیزرها برای اولین‌بار قوت کافی به‌منظور تشکیل میدان‌های الکترومغناطیسی ملزوم جهت مشاهده این اتفاق در شرایط آزمایشگاهی را فراهم می‌کنند.

پروفسور «لوئیس سیلوا» (Luis Silva)، از نویسندگان این پژوهش، معتقد است که این دستاورد «افق‌های جدیدی را برای فیزیک بنیادی» باز خواهد کرد. علاوه‌بر قبول یکی از پیش‌بینی‌های اساسی نظریه کوانتوم، این ابزار همانند‌سازی می‌تواند در جستجوی ذرات فرضی و تازه همانند آکسیون‌ها و ذرات با بار میلیونی که به گمان زیادً از اجزای ماده تاریک می باشند، نیز به کار رود.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Communications Physics انتشار شده است.