공허함이 공허함을 멈추도록
보이드는 눈에 보이지 않아도 많은 일이 일어나는 곳이다. 그러나 무엇이 필요한지 정확히 알아내는 데는 너무 많은 에너지가 필요하기 때문에 최근까지 과학자들이 가상 입자의 세계를 들여다보는 것은 불가능해 보였습니다. 그러한 상황에 처한 일부가 멈추면 다른 사람들에게는 불가능이 시도할 동기가 됩니다.
양자 이론에 따르면 빈 공간은 존재와 비존재 사이에서 맥동하는 가상 입자로 채워져 있습니다. 그것들은 또한 우리가 그것들을 찾을 수 있는 강력한 무언가가 있지 않는 한 완전히 감지할 수 없습니다.
"일반적으로 사람들이 진공에 대해 이야기할 때, 그들은 완전히 비어 있는 것을 의미합니다.
레이저가 그곳이 그렇게 비어 있지 않다는 것을 보여줄 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.
통계적 의미의 전자
가상 입자는 양자장 이론의 수학적 개념입니다. 그것은 상호작용을 통해 존재를 드러내는 물리적 입자에 관한 것이지만, 그들은 질량 껍질의 원리를 깨뜨린다.
가상 입자는 Richard Feynman의 작품에 나타납니다. 그의 이론에 따르면 모든 물리적 입자는 사실 가상 입자의 집합체입니다. 물리적 전자는 실제로 가상 전자-양전자 쌍으로 붕괴되는 가상 광자를 방출하는 가상 전자이며, 가상 전자-양전자 쌍은 차례로 가상 광자와 상호 작용하는 식으로 무한합니다. "물리적" 전자는 가상 전자, 양전자, 광자 및 아마도 다른 입자 간의 지속적인 상호 작용 과정입니다. 전자의 "현실"은 통계적 개념입니다. 이 세트의 어떤 입자가 실제로 진짜인지 말하는 것은 불가능합니다. 이 모든 입자의 전하의 합이 전자의 전하로 귀결된다는 것(즉, 간단히 말해서 가상 양전자보다 하나 더 많은 가상 전자가 있어야 함)과 모든 입자의 질량의 합이 전자의 질량을 생성한다는 것만 알려져 있습니다.
전자-양전자 쌍은 진공 상태에서 형성됩니다. 양성자와 같은 양전하 입자는 이러한 가상 전자를 끌어당기고 (가상 광자를 통해) 양전자를 밀어냅니다. 이 현상을 진공 분극이라고 합니다. 양성자에 의해 회전하는 전자-양전자 쌍
그들은 전기장으로 양성자의 필드를 변경하는 작은 쌍극자를 형성합니다. 따라서 우리가 측정하는 양성자의 전하는 양성자 자체의 전하가 아니라 가상 쌍을 포함한 전체 시스템의 전하입니다.
공허 속으로 레이저
가상 입자가 존재한다고 믿는 이유는 광자와 전자의 상호 작용을 설명하려는 물리학의 한 분야인 양자 전기 역학(QED)의 기초로 거슬러 올라갑니다. 30년대에 이론이 개발된 이후 물리학자들은 수학적으로 존재가 필요하지만 보거나 듣거나 느낄 수 없는 입자의 문제를 어떻게 다룰지 고민해 왔습니다.
QED는 이론적으로 충분히 강한 전기장을 생성하면 가상 동반 전자(또는 전자라고 하는 통계적 집합체를 구성함)가 존재를 드러내고 감지할 수 있음을 보여줍니다. 이를 위해 필요한 에너지는 Schwinger 한계라고 하는 한계에 도달하고 이를 초과해야 하며, 그 한계를 넘어서면 진공은 고전적 특성을 잃고 더 이상 "비어 있지" 않게 됩니다. 왜 그렇게 간단하지 않습니까? 가정에 따르면 필요한 에너지의 양은 전 세계 모든 발전소에서 생산되는 총 에너지의 XNUMX억 배 이상이어야 하기 때문입니다.
그것은 우리의 손이 닿지 않는 것 같습니다. 80년대에 노벨상 수상자인 Gérard Mourou와 Donna Strickland가 개발한 고강도의 초단파 광학 펄스 레이저 기술을 사용한다면 꼭 그런 것은 아닙니다. Mourou 자신은 이 레이저 슈퍼샷에서 달성된 기가, 테라, 심지어 페타와트 전력이 진공 상태를 깨뜨릴 수 있는 기회를 만든다고 공개적으로 말했습니다. 그의 개념은 ELI(Extreme Light Infrastructure) 프로젝트에 구현되었으며 유럽 기금의 지원을 받아 루마니아에서 개발되었습니다. 부쿠레슈티 근처에는 과학자들이 슈윙거 한계를 극복하기 위해 사용하고자 하는 두 개의 10페타와트 레이저가 있습니다.
그러나 에너지 제약이 깨지더라도 그 결과와 물리학자들이 결국 보게 될 결과는 매우 불확실합니다. 가상 입자의 경우 연구 방법론이 실패하기 시작하고 계산이 더 이상 의미가 없습니다. 간단한 계산으로도 두 개의 ELI 레이저가 너무 적은 에너지를 생성한다는 것을 알 수 있습니다. 10개의 결합 빔도 여전히 필요한 것보다 XNUMX배 적습니다. 그러나 과학자들은이 마법의 한계를 날카로운 일회성 한계가 아니라 점진적인 변화 영역으로 간주하기 때문에 이것에 낙담하지 않습니다. 그래서 그들은 적은 양의 에너지로도 가상 효과를 기대합니다.
연구원들은 레이저 빔을 증폭하기 위한 다양한 아이디어를 가지고 있습니다. 그 중 하나는 빛의 속도로 이동하는 반사 및 증폭 거울이라는 다소 이국적인 개념입니다. 다른 아이디어로는 광자빔을 전자빔이나 충돌 레이저빔과 충돌시켜 빔을 증폭하는 것이 있는데, 상하이에 있는 중국 연구센터 극광 스테이션(Station of Extreme Light)의 과학자들이 하고 있다고 한다. 대형 광자 또는 전자 충돌기는 볼 가치가 있는 새롭고 흥미로운 개념입니다.
