Мощный лазер выработал антиматерию из вакуума

Южнокорейские физики создали рекордно мощный лазер, интенсивность вспышек излучения которого достигла уровня, позволяющего «вытаскивать» частицы антиматерии из пустоты вакуума. Об этом в четверг сообщила пресс-служба Института фундаментальных наук (IBS) со ссылкой на статью в журнале Optica .

«Выход на эту мощность позволит нам приступить к экспериментальному изучению многих областей физики, в том числе квантовой электродинамики сильных полей, которые в прошлом оставались уделом теоретиков. Кроме того, эти опыты помогут нам раскрыть природу многих астрофизических явлений и создать новые источники частиц, пригодных для лечения рака», – заявил профессор IBS Нам Чхан-хи, слова которого приводит пресс-служба института.

Как считают ученые, вакуум нельзя назвать абсолютно пустым и безжизненным пространством. На самом деле, как об этом говорят законы квантовой физики, он заполнен множеством непрерывно рождающихся и исчезающих пар виртуальных частиц и античастиц. Расчеты показывают, что этот «квантовый шум» должен влиять на поведение всех остальных объектов микро- и макромира.

Пять лет назад российские физики обнаружили, что квантовую природу вакуума можно использовать для изучения того, как взаимодействуют друг с другом свет и материя, в том числе и для производства практически неограниченного количества позитронов, простейших частиц антиматерии. Для этого достаточно направить луч сверхмощного лазера на тонкий лист металлической фольги, взаимодействие между которыми приведет к формированию потока позитронов.

Физика высоких энергий

В недавнем прошлом, как отмечают профессор Нам Чхан-хи и его коллеги, практическая проверка этой идеи была невозможна, поскольку для этого необходим лазер, интенсивность импульсов которых составляет около миллиона эксаватт на один квадратный сантиметр. Это значение было примерно на два порядка выше мощности ярких лазеров, созданных ведущими научными коллективами в последние десятилетия.

Корейским физикам удалось приблизиться к решению этой проблемы, создав новую версию сверхмощного лазера CoReLS, установившего в 2017 году один из последних мировых рекордов по мощности длительных вспышек и интенсивности сверхкоротких импульсов света.

Ученые существенно изменили работу этой установки, изменив систему накачки лазера и установив в него новые, более эффективные деформируемые зеркал, позволяющие «сжимать» импульсы света и одновременно повышать их интенсивность. Такой подход позволил физикам повысить мощность лазера примерно на порядок и выйти на уровень, позволяющий проводить опыты по превращению света в материю и изучению взаимодействий между ними.

В частности, в ближайшее время профессор Нам Чхан-хи и его коллеги планируют применить эту установку для изучения того, как возникают космические лучи высоких энергий, являющихся тяжелыми частицами, разогнанными до кругосветных скоростей вследствие взаимодействий с магнитными полями и частицами света. Пока ученые не могут точно сказать, где и как они возникают, и опыт на CoReLS, как надеются физики, ответят на этот вопрос.