Οι φυσικοί πλησιάζουν στο να κατασκευάζουν λέιζερ αρκετά ισχυρά ώστε να σκίζουν την ύλη από ένα κενό.
Σύμφωνα με έκθεση που δημοσιεύθηκε στις 24 Ιανουαρίου στο επιστημονικό περιοδικό Science, μια ομάδα κινεζικών επιστημόνων ετοιμάζεται να ξεκινήσει την κατασκευή φέτος με ένα λέιζερ των 100 επιπέδων Patawatt στη Σαγκάη, γνωστό ως Station of Extreme Light ή SEL. Αυτό τους βάζει στο μέτωπο ενός ευρέος πεδίου επιστημόνων σε όλο τον κόσμο που εργάζονται για να συνειδητοποιήσουν μια πρόβλεψη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters το 2010 από μια ομάδα Αμερικανών και Γάλλων φυσικών ότι ένα αρκετά ισχυρό λέιζερ θα μπορούσε να προκαλέσει την εμφάνιση ηλεκτρονίων ενός κενού.
Μπορεί να φαίνεται περίεργο να φανταστεί κανείς ότι τα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να εμφανιστούν από άδειο χώρο. Αλλά έχει πολύ μεγαλύτερη αίσθηση υπό το φως ενός περίεργου ισχυρισμού της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής: Ο "άδειος" χώρος δεν είναι καθόλου κενός, αλλά μάλλον αποτελείται από πυκνά συσκευασμένα ζεύγη ύλης και αντιύλης. Αυτά τα ζεύγη γεμίζουν σφιχτά τα κενά μεταξύ όλων, κβαντικά ηλεκτροδυναμικά κράτη - απλά δεν αλληλεπιδρούν με κανέναν τρόπο με το υπόλοιπο σύμπαν, επειδή ακυρώνουν το ένα το άλλο.
Επομένως, είναι ευκολότερο να θεωρήσετε ότι το κινέζικο λέιζερ δεν θα δημιουργήσει τόσο πολύ την ύλη, καθώς προκαλεί την είσοδο στον κόσμο που οι άνθρωποι μπορούν να αντιληφθούν. Οι ισχυροί παλμοί της ενέργειας θα προκαλέσουν τη διάσπαση των ηλεκτρονίων από τα δίδυμα αντιύλης τους, τα ποζιτρόνια, με τους τρόπους που μπορούν να ανιχνεύσουν οι ερευνητές.
Η κατασκευή ενός λέιζερ που είναι αρκετά ισχυρό για να το κάνει αυτό, ωστόσο, είναι μια δύσκολη (και δαπανηρή) τεχνική πρόκληση. Εκατοντάδες petawatts, όπως ανέφερε η επιστήμη, είναι περίπου 10.000 φορές περισσότερη ενέργεια από ό, τι υπάρχει σε όλα τα παγκόσμια ηλεκτρικά δίκτυα συνδυασμένα.
Ένα μικρότερο κινέζικο λέιζερ, η τεχνολογία Ultrafast Super Laser της Σαγκάης, θα μπορούσε να επιτύχει 10 petawatts μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους. (Αυτό είναι 1.000 φορές η ισχύς όλων των παγκόσμιων δικτύων.) Έτσι πώς μπορούν τα λέιζερ να φτάσουν αυτά τα τεράστια επίπεδα ισχύος;
Όπως εξήγησαν οι συντάκτες της έκθεσης στο περιοδικό Science, η εξουσία είναι συνάρτηση δύο πράξεων: ενέργειας και χρόνου. Αφήστε ένα joule ενέργειας κατά τη διάρκεια ενός δευτερολέπτου, και αυτό είναι 1 watt. Απελευθερώστε ένα joule κατά τη διάρκεια μιας ώρας, και αυτό είναι μόνο 0,28 milliwatts (28 εκατό χιλιοστά του ενός watt). Αλλά αφήστε το joule σε μόλις 1 εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου και αυτό είναι 1 εκατομμύριο watts ή 1 megawatt.
Όλα τα λέιζερ υπερδύναμης βασίζονται κατά κάποιο τρόπο στην απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας σε σύντομες χρονικές περιόδους, την ενίσχυση και την κάμψη των δοκών έτσι ώστε όλη αυτή η ενέργεια να φτάνει στο στόχο της κατά τη διάρκεια μιας ακόμα μικρότερης χρονικής περιόδου, άρθρο.
Μέχρι το 2023, το SEL θα μπορούσε να επιτύχει στόχους μόνο 3 μικρομέτρων (3 εκατομμυριοστά του μέτρου ή το πλάτος ενός Ε. Coli βακτήριο) σε απόσταση 100 pww της ισχύος, σύμφωνα με την έκθεση Science.
Για περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο το λέιζερ θα λειτουργούσε, τον τρόπο σύγκρισης άλλων έργων λέιζερ σε όλο τον κόσμο και γιατί οι Η.Π.Α. καθυστερούν τόσο πολύ, δείτε την πλήρη έκθεση της Επιστήμης.
