Natuurkundigen komen dichter bij het bouwen van lasers die krachtig genoeg zijn om materie uit een vacuüm te halen.
Volgens een rapport dat op 24 januari in het tijdschrift Science is gepubliceerd, maakt een team van Chinese wetenschappers zich klaar om dit jaar te beginnen met de bouw van een 100-petawatt laser in Shanghai, bekend als het Station of Extreme Light, of SEL. Dat plaatst hen aan de voorkant van een breed veld van wetenschappers over de hele wereld die werken aan het realiseren van een voorspelling gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters in 2010 door een team van Amerikaanse en Franse fysici dat een voldoende krachtige laser ervoor kan zorgen dat elektronen tevoorschijn komen van een vacuüm.
Het lijkt misschien raar om je voor te stellen dat elektronen uit de lege ruimte kunnen komen. Maar het is veel logischer in het licht van een vreemde claim van kwantumelektrodynamica: "Lege" ruimte is helemaal niet leeg, maar bestaat eerder uit dicht opeengepakte paren materie en antimaterie. Die paren vullen de hiaten tussen alles stevig op, zegt de kwantumelektrodynamica - ze hebben gewoon geen interactie met de rest van het universum, omdat ze elkaar opheffen.
Het is dus gemakkelijker om te bedenken dat de Chinese laser niet zozeer materie zal creëren, maar ervoor zorgt dat deze de wereld binnenkomt die mensen kunnen waarnemen. De krachtige energiepulsen zorgen ervoor dat elektronen van hun antimaterie-tweelingen, positronen, scheiden op een manier die onderzoekers kunnen detecteren.
Het bouwen van een laser die krachtig genoeg is om dit te doen, is echter een moeilijke (en dure) technische uitdaging. Honderd petawatts, zoals Science meldde, is ongeveer 10.000 keer meer energie dan in alle elektrische netten ter wereld samen.
Een kleinere Chinese laser, de Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, zou eind dit jaar 10 petawatt kunnen halen. (Dat is 1000 keer de kracht van alle netwerken van de wereld.) Dus hoe kunnen lasers deze enorme vermogens bereiken?
Zoals de auteurs van het rapport in het tijdschrift Science uitlegden, is macht een functie van twee dingen: energie en tijd. Geef een joule energie af in de loop van 1 seconde, en dat is 1 watt. Laat een joule binnen 1 uur los en dat is slechts 0,28 milliwatt (28 honderdduizendste watt). Maar laat die joule los in slechts 1 miljoenste van een seconde, en dat is 1 miljoen watt, of 1 megawatt.
Alle superkrachtige lasers vertrouwen op de een of andere manier op het vrijgeven van grote hoeveelheden energie in korte tijd, versterken deze en buigen de stralen zodanig dat al die energie in een nog kortere tijd op zijn doel aankomt. artikel gemeld.
Tegen 2023 kon de SEL doelen raken op slechts 3 micrometer (3 miljoenste van een meter, of de breedte van een E coli bacterie) over met 100 petawatt aan kracht, volgens het rapport in Science.
Voor meer technische details over hoe die laser zou werken, hoe andere laserprojecten over de hele wereld zich verhouden en waarom de VS zo ver achterblijven, bekijk het volledige rapport van Science.
