Այնպես որ այդ դատարկությունը դադարում է դատարկություն լինելուց
Պարունակություն
Դատարկությունը մի տեղ է, որտեղ, նույնիսկ եթե չես տեսնում, շատ բան է պատահում: Այնուամենայնիվ, պարզելու համար, թե կոնկրետ ինչ է պահանջվում, այնքան շատ էներգիա է, որ մինչև վերջերս գիտնականների համար անհնար էր թվում վիրտուալ մասնիկների աշխարհ նայելը: Երբ ոմանք նման իրավիճակում կանգ են առնում, մյուսների համար անհնարինը փորձելու խթան է։
Քվանտային տեսության համաձայն՝ դատարկ տարածությունը լցված է վիրտուալ մասնիկներով, որոնք զարկ են տալիս կեցության և չկեցության միջև։ Նրանք նաև բացարձակապես աննկատելի են, քանի դեռ մենք որևէ հզոր բան չենք ունեցել դրանք գտնելու համար:
«Սովորաբար, երբ մարդիկ խոսում են վակուումի մասին, նրանք նկատի ունեն մի բան, որը լիովին դատարկ է», - ասաց տեսական ֆիզիկոս Մատիաս Մարքլունդը Շվեդիայի Գյոթեբորգի Չալմերսի տեխնոլոգիական համալսարանից NewScientist-ի հունվարի համարում:
Պարզվում է, որ լազերը կարող է ցույց տալ, որ այնտեղ ամեն ինչ այնքան էլ դատարկ չէ։
Էլեկտրոնը վիճակագրական իմաստով
Վիրտուալ մասնիկները մաթեմատիկական հասկացություն են դաշտի քվանտային տեսության մեջ: Խոսքը ֆիզիկական մասնիկների մասին է, որոնք իրենց ներկայությունը դրսևորում են փոխազդեցության միջոցով, բայց խախտում են զանգվածի թաղանթի սկզբունքը։
Ռիչարդ Ֆեյնմանի ստեղծագործություններում վիրտուալ մասնիկներ են հայտնվում։ Նրա տեսության համաձայն՝ յուրաքանչյուր ֆիզիկական մասնիկ իրականում վիրտուալ մասնիկների կոնգլոմերատ է։ Ֆիզիկական էլեկտրոնն իրականում վիրտուալ էլեկտրոն է, որը արձակում է վիրտուալ ֆոտոններ, որոնք քայքայվում են վիրտուալ էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգերի, որոնք իրենց հերթին փոխազդում են վիրտուալ ֆոտոնների հետ և այլն անվերջ: «Ֆիզիկական» էլեկտրոնը վիրտուալ էլեկտրոնների, պոզիտրոնների, ֆոտոնների և, հավանաբար, այլ մասնիկների միջև փոխազդեցության շարունակական գործընթաց է։ Էլեկտրոնի «իրականությունը» վիճակագրական հասկացություն է։ Անհնար է ասել, թե այս հավաքածուի որ մասնիկն է իրականում։ Հայտնի է միայն, որ այս բոլոր մասնիկների լիցքերի գումարի արդյունքում առաջանում է էլեկտրոնի լիցքը (այսինքն, պարզ ասած, պետք է լինի մեկ ավելի վիրտուալ էլեկտրոն, քան վիրտուալ պոզիտրոնները) և որ զանգվածների գումարը. բոլոր մասնիկներից ստեղծում է էլեկտրոնի զանգվածը:
Էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգերը ձևավորվում են վակուումում։ Ցանկացած դրական լիցքավորված մասնիկ, ինչպիսին է պրոտոնը, կգրավի այս վիրտուալ էլեկտրոններին և կվանի պոզիտրոնները (վիրտուալ ֆոտոնների միջոցով): Այս երեւույթը կոչվում է վակուումային բեւեռացում։ Էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգեր, որոնք պտտվում են պրոտոնով
նրանք կազմում են փոքր դիպոլներ, որոնք փոխում են պրոտոնի դաշտն իրենց էլեկտրական դաշտով։ Պրոտոնի էլեկտրական լիցքը, որը մենք չափում ենք, հետևաբար ոչ թե բուն պրոտոնի լիցքն է, այլ ամբողջ համակարգի լիցքը, ներառյալ վիրտուալ զույգերը:
Լազերային դատարկության մեջ
Վիրտուալ մասնիկների գոյությանը հավատալու պատճառը վերաբերում է քվանտային էլեկտրադինամիկայի (QED) հիմքերին՝ ֆիզիկայի մի ճյուղ, որը փորձում է բացատրել ֆոտոնների փոխազդեցությունը էլեկտրոնների հետ: Քանի որ տեսությունը մշակվել է 30-ական թվականներին, ֆիզիկոսներին հետաքրքրում է, թե ինչպես վարվել այն մասնիկների խնդրի հետ, որոնց գոյությունը մաթեմատիկորեն անհրաժեշտ է, բայց հնարավոր չէ տեսնել, լսել կամ զգալ:
QED-ը ցույց է տալիս, որ տեսականորեն, եթե մենք բավականաչափ ուժեղ էլեկտրական դաշտ ստեղծենք, ապա վիրտուալ ուղեկից էլեկտրոնները (կամ կազմում են վիճակագրական կոնգլոմերատ, որը կոչվում է էլեկտրոն) կբացահայտեն իրենց ներկայությունը և հնարավոր կլինի հայտնաբերել դրանք: Դրա համար պահանջվող էներգիան պետք է հասնի և գերազանցի Շվինգերի սահման կոչվող սահմանը, որից այն կողմ, ինչպես պատկերավոր է ասվում, վակուումը կորցնում է իր դասական հատկությունները և դադարում է «դատարկ» լինել։ Ինչու՞ այդքան պարզ չէ: Որովհետև էներգիայի պահանջվող քանակությունը, ըստ ենթադրությունների, պետք է լինի այնքան, որքան աշխարհի բոլոր էլեկտրակայանների արտադրած ընդհանուր էներգիան՝ միլիարդ անգամ ավելի։
Բանը մեզանից դուրս է թվում: Ինչպես պարզվում է, պարտադիր չէ, որ օգտագործենք բարձր ինտենսիվության գերկարճ օպտիկական իմպուլսների լազերային տեխնիկան, որը մշակվել է 80-ականներին անցյալ տարվա Նոբելյան մրցանակակիրներ Ժերար Մոուրուի և Դոննա Սթրիքլանդի կողմից: Ինքը՝ Մոուրուն, բացեիբաց ասաց, որ լազերային այս գերշահագործման ժամանակ ձեռք բերված գիգա-, տերա- և նույնիսկ պետավատ հզորությունները հնարավորություն են ստեղծում կոտրելու վակուումը: Նրա գաղափարները մարմնավորվել են Եվրոպական հիմնադրամների աջակցությամբ և Ռումինիայում մշակված Ծայրահեղ թեթև ենթակառուցվածքի (ELI) նախագծում: Բուխարեստի մերձակայքում կան երկու 10 պետավատ հզորությամբ լազերներ, որոնք գիտնականները ցանկանում են օգտագործել Շվինգերի սահմանը հաղթահարելու համար։
Բայց նույնիսկ եթե էներգիայի սահմանափակումները խախտվեն, արդյունքը, և այն, ինչ ի վերջո կտեսնեն ֆիզիկոսները, մնում է խիստ անորոշ: Վիրտուալ մասնիկների դեպքում հետազոտության մեթոդոլոգիան սկսում է ձախողվել, եւ հաշվարկներն այլեւս իմաստ չունեն։ Պարզ հաշվարկը նաև ցույց է տալիս, որ երկու ELI լազերները չափազանց քիչ էներգիա են արտադրում: Նույնիսկ չորս համակցված ճառագայթները դեռևս 10 անգամ պակաս են, քան անհրաժեշտ է: Այնուամենայնիվ, գիտնականները չեն հուսահատվում դրանից, քանի որ նրանք այս կախարդական սահմանը համարում են ոչ թե կտրուկ միանգամյա սահմանափակում, այլ փոփոխությունների աստիճանական տարածք: Այսպիսով, նրանք հույս ունեն որոշ վիրտուալ էֆեկտների նույնիսկ էներգիայի ավելի ցածր չափաբաժիններով:
Հետազոտողները տարբեր գաղափարներ ունեն լազերային ճառագայթների ուժեղացման համար: Դրանցից մեկը լույսի արագությամբ շարժվող հայելիների արտացոլման և ուժեղացման բավականին էկզոտիկ հայեցակարգն է: Այլ գաղափարներ ներառում են ճառագայթների ուժեղացումը՝ բախվելով ֆոտոնային ճառագայթների էլեկտրոնային ճառագայթներին կամ բախվելով լազերային ճառագայթներին, ինչը, ինչպես ասում են, անում են Շանհայի Չինական «Station of Extreme Light» հետազոտական կենտրոնի գիտնականները: Խոշոր ֆոտոն կամ էլեկտրոնային բախիչը նոր և հետաքրքիր հասկացություն է, որն արժե դիտել:
