Vấn đề tánh không


Chia sẻ bài báo này với bạn bè của bạn:

Cường độ của laser sẽ làm cho vật liệu của chân không bởi Michel Alberganti

Từ khoá: năng lượng, chân không, vật chất, sáng tạo, các hạt, phản vật phản

Các tiểu sử của phương trình E = mc 2 là xa hoàn thành. minh họa Laremarquable đưa ra trong tiểu thuyết phim tài liệu phát sóng bởi Arte vào Chủ Nhật, Tháng Mười 16 (A tiểu sử của phương trình E = mc2, Gary Johnstone) có thể sớm trải nghiệm một chương mới thú vị. Tại Applied Optics Laboratory (LOA), phổ biến đến các trường Quốc gia kỹ thuật tiên tiến (Ensta) tại Ecole Polytechnique và CNRS, Palaiseau (Essonne), Gérard Mourou đang đến gần khi ông sẽ mang ra vấn đề từ tánh không ...

"Void là mẹ của mọi vấn đề," anh nói với sự hân hoan nhất định. Ở trạng thái hoàn hảo, "nó chứa một lượng hạt khổng lồ trên mỗi cm3 ... và cũng giống như nhiều phản hạt". Do đó, một tổng bằng không dẫn đến sự vắng mặt rõ ràng của vật chất mà chúng ta đặt tên là ... sự trống rỗng. Điều gì thách thức định nghĩa từ điển cho điều đó, kể từ thế kỷ thứ mười bốn, sau này là một "không gian không bị chiếm giữ bởi vật chất". Nó được tính mà không có phản vật chất và không có công thức nổi tiếng E = mc², mà Albert Einstein đã suy ra từ thuyết tương đối đặc biệt một trăm năm trước, trong 1905.

Tại sao đảo ngược công thức này bằng cách sản xuất vật chất từ ​​sự trống rỗng? Đối với Gérard Mourou, các ứng dụng sẽ đi từ việc tạo ra một vi điện tử tương đối tính mới đến nghiên cứu về Big Bang và khả năng mô phỏng các lỗ đen. Cái mà ông gọi là "ánh sáng cực đoan" giúp có thể phát triển liệu pháp proton, có thể tấn công các khối u mà không làm hỏng các tế bào xung quanh, "dược lý hạt nhân" và khả năng kiểm soát phóng xạ của vật liệu chỉ bằng một nút bấm. Chưa kể việc sản xuất các máy gia tốc cực kỳ nhỏ gọn có thể cạnh tranh với các cơ sở khổng lồ của CERN Geneva. Sự kiểm soát ánh sáng còn lâu mới đạt đến giới hạn của nó. LOA hoạt động với tia laser, một trong những thành tựu ngoạn mục nhất trong những khám phá đã mang lại cho Albert d'Einstein giải thưởng Nobel về 1921.

Gérard Mourou đóng vai trò chính trong việc tăng sức mạnh của tia sáng kết hợp này lần đầu tiên thu được trong 1960. Trong 1985, ông đã phát triển một phương pháp gọi là khuếch đại xung chirped (CPA) (Thế giới của 8 tháng 6 1990). "Qua đêm, chúng tôi đã tạo ra một nguồn đứng trên bàn và cường độ của nó phù hợp với cơ sở vật chất có kích thước của một sân bóng đá," Gerard Mourou nói.

Lướt sóng

Các nhà vật lý đã phải vật lộn trong hai mươi năm về sự xuất hiện của các hiện tượng phi tuyến ở cường độ khoảng 1014 W / cm2 (W / cm2) làm suy giảm sóng và gây ra sự phá hủy các chất rắn trong đó các tia laser được sinh ra. Gérard Mourou đã sử dụng các nguồn tạo ra các xung rất ngắn (picosecond, 10- 12 giây), một trong những đặc điểm của nó là chứa một dải tần số rộng. "Để giải quyết vấn đề, trước khi khuếch đại xung lực, chúng tôi đã kéo dài nó bằng cách ra lệnh cho các photon", chỉ ra nhà nghiên cứu, người giải thích CPA, sử dụng sự tương tự của một nhóm người đi xe đạp đối mặt với một đường hầm. Để tránh tắc nghẽn trong quá trình vượt qua phía trước, cần phải làm chậm một số người lái trước khi vượt chướng ngại vật.

Gérard Mourou tiến hành theo cùng một cách với các tần số. Sau khi tách chúng, nó đặt các đường dẫn khác nhau cho mỗi màu bằng cách sử dụng cách tử nhiễu xạ. Sau khi khuếch đại từng tần số, "đủ" để thực hiện thao tác đảo ngược để tìm cấu hình xung giống hệt nhưng cường độ cao hơn nhiều. Với CPA, cường độ đã tăng trở lại để đạt ... 1022 W / cm2 ngày hôm nay, 1024 W / cm2 trong 2006.



"Cho đến khi một giá trị nhất định của cường độ, thành phần từ tính của sóng tới vẫn không đáng kể so với thành phần điện của nó, Gérard Mourou giải thích. Nhưng từ 1018 W / cm2, nó gây áp lực lên electron. Loại thứ hai, cho đến khi chịu một "cơn thịnh nộ" đơn giản, đột nhiên bị cuốn đi bởi một làn sóng dâng trào khiến anh ta đạt được tốc độ của riêng mình, đó là nói về ánh sáng. Sau đó chúng tôi nhập quang học phi tuyến tính tương đối tính. Các electron bị rách biến các nguyên tử của chúng thành các ion "cố gắng giữ lại các electron, tạo ra một điện trường liên tục, nghĩa là tĩnh điện, có cường độ đáng kể". Điều này biến đổi điện trường xen kẽ của sóng ánh sáng tới thành một điện trường liên tục.

Hiện tượng "phi thường" này tạo ra một trường cực lớn của các teravol 2 mỗi mét (1012 V / m). "Cern trên một mét ...", tóm tắt Gérard Mourou. Tại 1023 W / cm2, trường tĩnh điện sẽ đạt mức petavolt 0,6 trên mỗi mét (1015 V / m) ...
Để so sánh, Trung tâm máy gia tốc tuyến tính Stanford (SLAC) tăng tốc các hạt lên tới 50 gigaelectronvolts (GeV) trên 3 km. "Về lý thuyết, chúng ta có thể làm tương tự trên một khoảng cách theo thứ tự đường kính của một sợi tóc", nhà nghiên cứu nói. Vào thời của mình, Enrico Fermi (1901-1954) tin rằng để đến được petavolt, máy gia tốc phải đi vòng quanh Trái đất.

"Các electron bị đẩy bởi ánh sáng cuối cùng kéo các ion phía sau chúng," Mourou tiếp tục. Từ giờ trở đi, thuyền chở neo. Ánh sáng ban đầu tạo ra một chùm electron và ion. LOA đã quản lý để tăng tốc các electron lên tới năng lượng mega-electronvolts (MeV) trong khoảng cách vài chục micron. Anh dự định sẽ đẩy đầu tiên đến GeV, và nhiều sau đó.

Mini Big Bang

Song song với sự phát triển cuối cùng có thể cạnh tranh với các máy gia tốc hạt lớn, Gérard Mourou nói rằng anh ta rất gần, vẫn nhờ vào cường độ phát sáng khổng lồ thu được, để "đánh sập khoảng trống", nghĩa là, để thể hiện " một cái gì đó "nơi không có gì xuất hiện.

Trong thực tế, nó không phải là một hoạt động kỳ diệu, nhưng "đơn giản", để tiết lộ những gì là vô hình. Mục tiêu lý thuyết là cường độ 1030 W / cm2. Để có được giá trị này, các nhà vật lý coi chân không như một chất điện môi, nghĩa là một chất cách điện. Theo cùng một cách mà cường độ quá mạnh "giật" một tụ điện, có thể "đóng sầm chân không".

Nhưng những gì sẽ xảy ra sau đó? Những hạt lạ sẽ mọc từ tánh không? Ở đây một lần nữa, bí ẩn là cũ. Nó sẽ là một cặp electron-positron. Một hạt và phản hạt của nó, là những hạt nhẹ nhất và do đó, theo công thức của Einstein, sẽ cần ít năng lượng nhất xuất hiện. Và mức tối thiểu này cũng được biết đến một cách hoàn hảo: 1,022 MeV.

Vì vậy, mọi thứ dường như đã sẵn sàng để vật chất xuất hiện lần đầu tiên từ chân không trong phòng thí nghiệm. Mini-Big Bang này thậm chí có thể xảy ra trước khi 1030 W / cm2. Ông Mourou cho rằng bằng cách sử dụng tia X hoặc gamma, có thể giảm ngưỡng này khoảng 1023 đến 1024 W / cm2. Đây là mục tiêu của ĐTBYT trong vài năm tới

Điều được xuất bản trong ấn bản của 19.10.05 du Monde


Nhận xét trên Facebook

Để lại một bình luận

địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *