החומר של הוואקום


שתף מאמר זה עם החברים שלך:

עוצמת לייזר גוש משנה ואקום מישל Alberganti

מילות מפתח: אנרגיה, ריק, יצירת חומר, חלקיקים, אנטי-חומר

הביוגרפיה של המשוואה E = mc 2 רחוק מלהיות שלם. איור Laremarquable שניתנו בדיוני התיעודי ששודר ארטה ביום ראשון, באוקטובר 16 (ביוגרפיה של המשוואה E = mc2, גארי ג'ונסטון) יכול בקרוב לחוות פרק חדש ומרגש. בשנת יישומי אופטיקה המעבדה (LOA), המשותף לכל בית הספר הלאומי של טכנולוגיות מתקדמות (Ensta) בבית אקול פוליטכניק ו CNRS, Palaiseau (Essonne), ז'ראר Mourou מתקרב כשהוא יוליד חומר מתוך הריק ...

"הריק הוא האמא של כל העניין, "הוא אומר בשמחה מסוימת. במצב מושלם, "הוא מכיל כמות עצומה של חלקיקים לכל cm3 ... ו בדיוק כמו רבים antiparticles". מכאן סכום אפס שמוביל זה העדר לכאורה של חומר שאנחנו שם ... ריקנות. מה האתגר שמגדיר המילון, שמאז המאה הארבע-עשרה, הוא "חלל שאינו עוסק בחומר". זה היה לספור ללא antimatter וללא הנוסחה המפורסמת E = mc², כי אלברט איינשטיין להסיק מן היחסות הפרטית לפני מאה שנה, ב 1905.

למה להפוך את הנוסחה הזאת על ידי הפקת חומר מריקנות? ז'ראר Mourou, יישומים ינועו בין יצירת המיקרואלקטרוניקה יחסותית חדשה לחקור את המפץ הגדול ואת היכולת לדמות חורים שחורים. מה שהוא מכנה "אור קיצוני" מאפשר לפתח טיפול פרוטון, מסוגל לתקוף גידולים מבלי לפגוע בתאים שמסביב, "פרמקולוגיה גרעינית" והיכולת לשלוט ברדיואקטיביות של חומר בלחיצת כפתור אחת. שלא לדבר על ייצור של מאיצים קומפקטי מאוד שיכול להתחרות עם מתקני ענק של CERN ז'נבה. השליטה על האור רחוקה מלהגיע לגבולותיה. ה- LOA עובד עם הלייזר, אחד ההישגים המרהיבים ביותר של התגליות שזכו לאלברט איינשטיין בפרס נובל ב- 1921.

Gérard Mourou שיחק תפקיד מרכזי בהגדלת העוצמה של קרן זו של אור קוהרנטי שהושג בפעם הראשונה 1960. ב 1985, הוא פיתח שיטה הנקראת צ 'יפס הדופק צ' יפס (CPA) (העולם של 8 יוני 1990). "לילה, יש לנו לייצר מקור שעמד על השולחן ואת עוצמת השתווה לזה של בגודל של מגרש כדורגל התקנות," מסביר ז'ראר Mourou.

סורק חופים

פיזיקאים מעד עשרים השנים האחרונות על התרחשות של תופעות לא לינאריות אל עוצמות של כ 1014 W / cm2 (W / cm2) אשר לבזות את הגל וגרמו להרס מוצקים אשר נולדו לייזרים. Gérard Mourou השתמשו במקורות המייצרים פולסים קצרים מאוד (picosecond, 10- 12 שני), אחד המאפיינים של אשר היה להכיל מגוון רחב של תדרים. "כדי לפתור את הבעיה, לפני הגברת הדחף, אנחנו מתוח אותו על ידי הזמנת הפוטונים", מציין החוקר, כדי להסביר את רו"ח, משתמש האנלוגיה של חבורה של רוכבי אופניים מול מנהרה. כדי למנוע חסימה במהלך חציית החזית, יש צורך להאט כמה רוכבים לפני המכשול.

Gérard Mourou ממשיך באותה דרך עם התדרים. לאחר הפרדתם, הוא מטיל נתיבים שונים לכל צבע באמצעות גרירה עקיפה. לאחר הגברה של כל תדר, זה "מספיק" לבצע את הפעולה הפוכה כדי למצוא פרופיל הדופק זהה אבל הרבה יותר אינטנסיבי. עם רו"ח, האינטנסיביות כבר מטפסת שוב להגיע ... 1022 W / cm2 היום, 1024 W / cm2 ב 2006.



"עד לערך מסוים של האינטנסיביות, הרכיב המגנטי של גל התקרית נותר זניח בהשוואה למרכיב החשמלי שלו, מסביר ג'רארד מורו. אבל מ 1018 W / cm2, זה מפעיל לחץ על האלקטרון. זה האחרון, עד אז נתון פשוט "נפוח", הוא נסחף פתאום על ידי גל גואה שמניע אותו להגיע במהירות שלו, כלומר את האור. לאחר מכן אנו נכנסים אופטיקה לא ליניארית relativistic. האלקטרונים הקרועים הופכים את האטומים שלהם ליונים "מנסים לשמור על האלקטרונים, היוצרים שדה חשמלי מתמשך, כלומר, אלקטרוסטטי, בעל עוצמה רבה". זה הופך את השדה החשמלי לסירוגין של גל אור תקרה לשדה חשמלי רציף.

זו תופעה "יוצאת דופן" מייצר שדה טיטניק של 2 teravolts למטר (1012 V / m). "CERN על מטר ...", מסכם ז'ראר מורו. ב 1023 W / cm2, השדה אלקטרוסטטי יגיע 0,6 petavolt למטר (1015 V / m) ...
לשם השוואה, סטנפורד ליניארי Accelerator מרכז (SLAC) מאיצה חלקיקים עד 50 gigaelectronvolts (GeV) על 3 ק"מ. "בתיאוריה, אנחנו יכולים לעשות את אותו הדבר על מרחק של סדר הקוטר של השיער", אומר החוקר. בזמנו, אנריקו פרמי (1901-1954) האמין כי כדי להגיע petavolt, המאיץ צריך ללכת מסביב לכדור הארץ.

"האלקטרונים שדחפו על ידי האור בסופו של דבר מושכים את היונים מאחוריהם", ממשיך מורו. מעתה נושאת הסירה עוגן. האור הראשוני יצר קרן של אלקטרונים ויונים. LOA הצליחה להאיץ אלקטרונים עד אנרגיות 150 מגה אלקטרונים (MeV) על פני מרחקים של כמה עשרות מיקרון. הוא מתכוון לדחוף תחילה לג"א, ועוד הרבה יותר מאוחר.

מיני מפץ גדול

במקביל להתפתחות זו שבסופו של דבר יוכל להתחרות עם מאיצי חלקיקים גדולים, ז'ראר Mourou אמר שהוא היה קרוב מאוד, תמיד בזכות עוצמות אור העצומות המתקבל "פיצוח הריק", כלומר עד " משהו "שבו לא היה שום דבר במראה.

במציאות, זה לא מבצע קסום אבל, "פשוט", כדי לגלות מה היה בלתי נראה. המטרה התיאורטית היא אינטנסיביות של 1030 W / cm2. כדי להשיג ערך זה, פיסיקאים רואים את הריק כדיאלקטרי, כלומר מבודד. באותו אופן שבו עוצמה חזקה מדי "מצליפה" קבלים, אפשר "לטרוק את הוואקום".

אבל מה יקרה אז? מה חלקיקים מוזרים יזרמו הם לשאוב? שוב, את התעלומה היא מעופשת. יהיה פוזיטרון-אלקטרוני זוג. חלקיק ו האנטי-חומר, אשר קלים ולכן מי, במילותיו של איינשטיין, יטענו את האנרגיה לפחות להיות מיוצר. וזה המינימום כי גם ידוע: 1,022 MeV.

לכן, הכל נראה מוכן לצורך העניין מופיע לראשונה מן הוואקום במעבדה. מיני-ביג זה המפץ אפילו יכול לקרות לפני 1030 W / cm2. מר Mourou חושב ששימוש צילומי רנטגן או קרני גמא, ניתן יהיה להפחית את הסף סביב 1023 1024 W / cm2. אבל זה בדיוק המטרה של LOA לשנים הקרובות

מאמר במהדורת 19.10.05 אוף דה וורלד


הערות פייסבוק

השאירו תגובה

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *