شبیه‌سازی انقلابی، امکان «خلق» نور از هیچ را آشکار می‌کند

به گزارش مجله خبری نگار، در یک مطالعه جدید، دانشمندان شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پیشرفته‌ای را انجام دادند که نشان می‌دهد چگونه لیزر‌های فوق قدرتمند می‌توانند خلأ کوانتومی را «برهم» بزنند و پدیده‌های دنیای واقعی مانند تولید نور را بدون نیاز به اتم یا ماده فیزیکی القا کنند.

برخلاف آنچه فیزیک کلاسیک فرض می‌کند، که خلأ را فضایی کاملاً خالی می‌داند، فیزیک کوانتومی نشان می‌دهد که خلأ پر از ذرات مجازی زودگذر است - به‌ویژه جفت‌های الکترون و پوزیترون که با سرعت‌های بسیار بالا ظاهر و ناپدید می‌شوند.

وقتی این ذرات با انرژی کافی برهمکنش می‌کنند، می‌توانند اثرات ملموسی ایجاد کنند. این همان چیزی است که تیم دانشگاه آکسفورد تلاش کرد با استفاده از نرم‌افزار پیشرفته‌ای به نام OSIRIS به طور دقیق شبیه‌سازی کند.

این تیم بر روی یک پدیده نظری معروف به «اختلاط چهارگانه موج در خلأ» تمرکز کرد که در آن پرتو‌های نور لیزر متقاطع می‌توانند ذرات مجازی را در خلأ تحریک کنند و باعث تولید نور جدید توسط آنها (بدون عبور از هیچ ماده‌ای) شوند.

این شبیه‌سازی شامل استفاده از لیزر‌های پتاوات (یک میلیون میلیارد وات) بود، یکی از قدرتمندترین پرتو‌های نور قابل تصور، معادل قدرت ۱۰ تریلیون لامپ.

نتایج نشان داد که در خلاء کوانتومی، پرتو‌های لیزر می‌توانند جهت خود را تغییر دهند، با هم ترکیب شوند و حتی نوری کاملاً جدید تولید کنند.

یکی از قابل توجه‌ترین نتایج، شکست مضاعف در خلاء بود، پدیده‌ای مشابه آنچه هنگام عبور نور از کریستال‌های خاص و تقسیم آن به دو مسیر رخ می‌دهد. در این حالت، تأثیر لیزر بر ذرات مجازی، «بافت» خلاء را تحریف کرد و قطبش نور را طوری تغییر داد که گویی از یک کریستال نامرئی عبور می‌کند.

اگر این نتایج بعداً بتوانند در آزمایش‌های واقعی تکرار شوند، می‌توانند راه را برای درک عمیق‌تر از ماهیت خلاء، انرژی تاریک و ساختار فضازمان و شاید حتی تکنیک‌های جدیدی برای کنترل نور هموار کنند.

با این حال، این اثرات کوانتومی بسیار ظریف هستند و به لیزر‌های بسیار قدرتمندی نیاز دارند که اکثر مواد را تبخیر می‌کنند. بنابراین، شبیه‌سازی همچنان ابزاری ضروری برای تعیین شرایط بهینه قبل از شروع آزمایش‌های پرهزینه و پرخطر در دنیای واقعی است.

تیم تحقیقاتی امیدوار است که به توسعه مدل‌های خود ادامه دهد تا اشکال جدیدی از پالس‌های لیزری را آزمایش کند و راه‌های دیگری برای «خلق چیزی از هیچ» کشف کند. این شبیه‌سازی فقط یک آزمایش نظری نیست، بلکه نقشه راهی به سوی آزمایش‌هایی است که می‌توانند درک ما از فضا، نور و حتی ماهیت واقعیت را تغییر دهند.

این مطالعه در مجله Communications Physics منتشر شده است.

منبع: interesting engineering