Các nhà vật lý đang tiến gần đến việc xây dựng các tia laser đủ mạnh để tách vật chất ra khỏi chân không.
Theo một báo cáo được công bố vào ngày 24 tháng 1 trên tạp chí Science, một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc đã sẵn sàng bắt đầu xây dựng trong năm nay bằng laser 100 petawatt ở Thượng Hải được gọi là Trạm ánh sáng cực đoan, hay còn gọi là SEL. Điều đó đặt họ ở phía trước của một loạt các nhà khoa học trên khắp thế giới, những người đang làm việc để nhận ra một dự đoán được công bố trên tạp chí Phys Review Letters năm 2010 bởi một nhóm các nhà vật lý người Mỹ và Pháp rằng một tia laser đủ mạnh có thể khiến các electron xuất hiện của chân không.
Có vẻ kỳ lạ khi tưởng tượng rằng các electron có thể xuất hiện ngoài không gian trống. Nhưng nó có ý nghĩa hơn nhiều khi đưa ra một tuyên bố kỳ lạ về điện động lực học lượng tử: không gian "trống rỗng" hoàn toàn không trống rỗng, mà được tạo thành từ các cặp vật chất và phản vật chất dày đặc. Những cặp đó lấp đầy khoảng trống giữa mọi thứ, trạng thái điện động lực học lượng tử - chúng chỉ không tương tác theo bất kỳ cách đáng chú ý nào với phần còn lại của vũ trụ, vì chúng triệt tiêu lẫn nhau.
Vì vậy, dễ dàng hơn để xem xét rằng laser Trung Quốc sẽ không tạo ra nhiều vật chất, vì nó có thể xâm nhập vào thế giới mà con người có thể cảm nhận được. Các xung năng lượng mạnh mẽ của nó sẽ khiến các electron tách ra khỏi cặp song sinh phản vật chất của chúng, positron, theo cách mà các nhà nghiên cứu có thể phát hiện.
Xây dựng một tia laser đủ mạnh để làm điều này, tuy nhiên, là một thách thức kỹ thuật khó khăn (và tốn kém). Một trăm petawts, như Science đã báo cáo, có năng lượng gấp khoảng 10.000 lần so với tất cả các lưới điện trên thế giới cộng lại.
Một loại laser nhỏ hơn của Trung Quốc, Cơ sở Laser siêu tốc Superintense Thượng Hải, có thể đạt được 10 petawts vào cuối năm nay. (Đó là sức mạnh gấp 1.000 lần tất cả các lưới của thế giới.) Vậy làm thế nào để laser có thể đạt được các mức năng lượng khổng lồ này?
Như các tác giả của báo cáo trong tạp chí Khoa học đã giải thích, sức mạnh là một chức năng của hai thứ: năng lượng và thời gian. Giải phóng một lượng năng lượng trong vòng 1 giây và đó là 1 watt. Phát hành một joule trong vòng 1 giờ, và đó chỉ là 0,28 milliwatts (28 trăm phần nghìn của một watt). Nhưng hãy giải phóng số tiền đó chỉ trong 1 phần triệu giây và đó là 1 triệu watt, hoặc 1 megawatt.
Tất cả các laser siêu năng lực đều dựa vào cách này hay cách khác để giải phóng một lượng năng lượng lớn trong thời gian ngắn, khuếch đại nó và bẻ cong các chùm sao cho tất cả năng lượng đó đến mục tiêu trong khoảng thời gian ngắn hơn, Khoa học bài báo cáo.
Đến năm 2023, SEL có thể tấn công các mục tiêu chỉ 3 micromet (3 phần triệu mét, hoặc chiều rộng của một E coli vi khuẩn) trên 100 petawatt sức mạnh, theo báo cáo trong Khoa học.
Để biết thêm chi tiết kỹ thuật về cách thức hoạt động của tia laser đó, cách các dự án laser khác trên thế giới so sánh và lý do tại sao Hoa Kỳ tụt lại phía sau, hãy xem báo cáo đầy đủ của Science.
