Британські науковці першими у світі створили світло з квантового вакууму

Вчені Оксфордського університету змоделювали процес створення світла з квантового вакууму. Дослідження розкриває механізми взаємодії потужних лазерних променів з порожнім простором на квантовому рівні.

За допомогою комп’ютерних симуляцій дослідники відтворили ефект, коли лазерні промені взаємодіють з квантовим вакуумом і генерують реальне світло без участі фізичної матерії. Явище суперечить класичному розумінню вакууму як абсолютної порожнечі.

Квантова теорія описує вакуум як середовище, де постійно виникають і зникають пари віртуальних частинок — електронів і позитронів. При звичайних умовах ці частинки не залишають помітного сліду, але під впливом надпотужних енергетичних полів можуть проявлятися.

Для моделювання використовувалася програма OSIRIS, яка виконувала тривимірні розрахунки процесу «четверного змішування хвиль у вакуумі». Ефект досягається при взаємодії трьох лазерних променів потужністю на рівні петават — мільйон мільярдів ват.

Розрахунки показали, що за достатньої енергії віртуальні частинки вакууму поляризуються і породжують нові світлові хвилі. Процес створює світло в місці, де фізична матерія відсутня.

Дослідники також продемонстрували ефект вакуумного двозаломлення. Звичайно це явище спостерігається в кристалах, але в експерименті властивості світла змінювалися у вакуумі під дією лазера через деформацію віртуальних частинок.

Підтвердження результатів у реальних експериментах може розширити розуміння фундаментальних процесів у Всесвіті та вплинути на розвиток лазерних технологій. Дослідження також може допомогти у вивченні темної енергії та структури простору-часу.

Практична реалізація експериментів залишається складною через високі вимоги до чутливості обладнання та енергетики. Команда планує моделювати складніші конфігурації лазерних імпульсів для визначення параметрів майбутніх лабораторних досліджень.