Научници од Универзитетот „Оксфорд“ и Институтот за супериорна технологија во Лисабон извршиле 3Д-симулации во реално време покажувајќи како интензивните ласерски зраци комуницираат со квантен вакуум - простор кој не е целосно празен, туку исполнет со краткотрајни парови електрон-позитрон.

Нивната работа, објавена во списанието „Комуникациски физики“, дава детален увид во тоа што се случува кога светлината изгледа дека доаѓа од темнината, нешто што во класичната физика е како магија.

Користејќи напредна верзија на софтверот за симулација на слики ОСИРИС, тимот го пресоздал феноменот наречен „мешање на четири брана во вакуумот“. Во овој процес електромагнетните полиња на три моќни ласерски импулси ги поларизираат виртуелните честички во вакуумот, предизвикувајќи фотоните да се одбиваат едни од други - што резултира со формирање четврти ласерски зрак.

- Ова не е само академски куриозитет, туку е голем чекор кон експериментална потврда на квантните ефекти кои досега беа во голема мера теоретски - истакнал професорот Питер Норис од „Оксфорд“.

Она што ја прави оваа работа релевантна е глобалната имплементација на ласерски системи со мултипетватни сили, кои можат да генерираат екстремно силни електромагнетни полиња. Се очекува објекти како што се „Вулкан 20-20“ во Велика Британија, ЕЛИ во Европа и ШАЈН и СЕЛ во Кина, заедно со „ОПАЛ дуал ласер систем“ во САД, да ги достигнат потребните нивоа на моќност за да ги видат овие ретки квантни ефекти во реални експерименти.

За да ги направат своите симулации поточни, истражувачите користеле полукласичен нумерички решавач базиран на Хајзенбергово начело на неопределеност.

Тие тестирале и рамнински бранови и ласерски импулси и откриле дека нивните резултати се во добра согласност со постојните теории.

- Нашата компјутерска програма ни дава временски решен, тродимензионален поглед на квантните интеракции во вакуумот, што претходно не беше достапен. Со примена на нашиот модел на експеримент со расејување со три зраци, бевме во можност да го доловиме целиот спектар на квантни потписи, заедно со детални увиди во регионот на интеракција и клучните временски скали - истакнал водечкиот автор Зиксин Жанг, докторанд на „Оксфорд“.

Тимот ги споредил своите резултати со поедноставни модели и претходни податоци за да се осигури дека сè се совпаѓа. Се очекува овие алатки да им помогнат на научниците да дизајнираат експерименти во реалниот свет, со поголема контрола врз времето, обликот и насоката на ласерите.

Оваа алатка за симулација може да помогне и во пребарувањето нови честички, како што се аксиони и честички со милиграмски полнежи, кои се сметаат за силни кандидати за темна материја.

Извор: benchmark.rs

Фото: Freepik