Phillip Hopkins
0 
2516
491
Fysikere er tæt på at bygge lasere, der er kraftige nok til at rive stof ud af et vakuum.
Ifølge en rapport, der blev offentliggjort den 24. januar i tidsskriftet Science, gør et team af kinesiske forskere sig klar til at starte byggeriet i år på en 100-petawatt laser i Shanghai kendt som Station of Extreme Light eller SEL. Det sætter dem foran et bredt felt af videnskabsfolk over hele verden, der arbejder på at realisere en forudsigelse, der blev offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters i 2010 af et team af amerikanske og franske fysikere om, at en tilstrækkelig kraftig laser kunne få elektroner til at dukke op af et vakuum.
Det kan virke underligt at forestille sig, at elektroner kunne vises ude af tom plads. Men det giver meget mere mening i lyset af en mærkelig påstand om kvanteelektrodynamik: "Tomt" rum er slet ikke tomt, men snarere består af tætpakkede par stof og antimaterie. Disse par udfylder tæt mellemrummet mellem alt, kvanteelektrodynamik stater - de interagerer bare ikke på nogen mærkbar måde med resten af universet, fordi de annullerer hinanden. [De 18 største uopløste mysterier i fysik]
Så det er lettere at overveje, at den kinesiske laser ikke så meget skaber stof, som får den til at komme ind i den verden, mennesker kan opfatte. Dens kraftige energipulser vil få elektroner til at adskille sig fra deres antimaterielle tvillinger, positroner, på måder forskere kan registrere.
At opbygge en laser, der er kraftfuld nok til at gøre dette, er dog en vanskelig (og dyr) teknisk udfordring. Som Science rapporterede er hundrede petawat omkring 10.000 gange mere energi end der er i alle verdens elektriske net kombineret.
En mindre kinesisk laser, Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, kunne nå 10 petawat ved udgangen af dette år. (Det er 1.000 gange strømmen i alle verdens gitter.) Så hvordan kan lasere nå disse enorme effektniveauer?
Som forfatterne af rapporten i tidsskriftet Science forklarede, er magt en funktion af to ting: energi og tid. Slip en joule energi i løbet af 1 sekund, og det er 1 watt. Slip en joule i løbet af 1 time, og det er kun 0,28 milliwatt (28 hundrede tusindvis af watt). Men frigiv dinle på kun 1 million hundrede sekund, og det er 1 million watt, eller 1 megawatt.
Alle superdrevne lasere er på en eller anden måde afhængige af at frigive store mængder energi over korte perioder, forstærke den og bøje bjælkerne, således at al den energi kommer til sit mål i løbet af en endnu kortere periode, videnskaben artikel rapporteret.
I 2023 kunne SEL ramme mål kun 3 mikrometer (3 milliondele af en meter eller bredden af en E coli bakterie) på tværs med 100 petawatt kraft, ifølge rapporten i Science.
For flere tekniske detaljer om, hvordan denne laser ville fungere, hvordan andre laserprojekter verden over sammenligner og hvorfor USA hænger så langt bagefter, se Science's fulde rapport.