Южнокорейские физики создали рекордно мощный лазер, интенсивность вспышек излучения которого достигла уровня, позволяющего «извлекать» частицы антиматерии из пустоты вакуума. Об этом в четверг сообщила пресс-служба Института фундаментальных наук (IBS) со ссылкой на статью в журнале Optica.
«Выход на эту мощность позволит нам начать экспериментальное изучение многих областей физики, в том числе квантовой электродинамики сильных полей, которые в прошлом оставались уделом теоретиков. Кроме того, эти опыты помогут нам раскрыть природу многих астрофизических явлений и создать новые источники частиц, пригодные для лечения рака», — заявил профессор IBS Нам Чхан-хи, чьи слова приводит пресс-служба института.
Как считают ученые, вакуум нельзя назвать абсолютно пустым и безжизненным пространством. В реальности, как об этом говорят законы квантовой физики, он заполнен множеством непрерывно рождающихся и исчезающих пар виртуальных частиц и античастиц. Расчеты ученых показывают, что этот «квантовый шум» должен влиять на поведение всех остальных объектов микро- и макромира.
Пять лет назад российские физики обнаружили, что квантовую природу вакуума можно использовать для изучения того, как взаимодействуют друг с другом свет и материя, в том числе и для производства практически неограниченного числа позитронов, простейших частиц антиматерии. Для этого достаточно направить луч сверхмощного лазера на тонкий лист металлической фольги, взаимодействия между которыми приведут к формированию потока позитронов.
Физика высоких энергий
В недавнем прошлом, как отмечают профессор Нам Чхан-хи и его коллеги, практическая проверка этой идеи была невозможной, так как для этого необходим лазер, интенсивность чьих импульсов составляет около миллиона эксаватт на один квадратный сантиметр. Это значение было примерно на два порядка выше, чем мощность самых ярких лазеров, созданных ведущими научными коллективами в последние десятилетия.
Корейским физикам удалось вплотную приблизиться к решению этой проблемы, создав новую версию сверхмощного лазера CoReLS, установившего в 2017 году один из последних мировых рекордов по мощности продолжительных вспышек и интенсивности сверхкоротких импульсов света.
Ученые существенным образом поменяли работу этой установки, изменив систему накачки лазера и установив в него новые, более эффективные версии деформируемых зеркал, позволяющие «сжимать» импульсы света и одновременно повышать их интенсивность. Такой подход позволил физикам повысить мощность лазера примерно на порядок и выйти на уровень, позволяющий проводить опыты по преобразованию света в материю и изучению взаимодействий между ними.
В частности, в ближайшее время профессор Нам Чхан-хи и его коллеги планируют применить эту установку для изучения того, как возникают космические лучи высоких энергий, которые представляют собой тяжелые частицы, разогнанные до околосветовых скоростей в результате взаимодействий с магнитными полями и частицами света. Пока ученые не могут точно сказать, где и как они возникают, и опыты на CoReLS, как надеются физики, дадут ответ на этот вопрос.
Публикация:
