Dar problema este că aceste fluctuații nu sunt ușor de observat. Din acest motiv, oamenii de știință de la Centrul de Cercetare Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) lucrează la un experiment cu laser care își propune să demonstreze existența fluctuațiilor de vid într-un mod cu totul nou. Dacă acest experiment va reuși, probabil că vom vedea pentru prima dată noi informații despre legile fizice noi și necunoscute. în Ultimul articol științific Publicat în jurnal Analiza fizică d Fizicienii HZDR au descris o serie de ipoteze care vizează creșterea șanselor de succes ale experimentului.

Oamenii de știință care studiază realitatea fizică știu de ani de zile că golul definit ca spațiu gol nu este altceva decât o simplificare grosolană. Știm că, chiar și în absența oricăror particule, există încă fluctuații în vid, un fel de bataie cuantică a timpului și spațiului. Dificultatea de a observa astfel de fluctuații constă în faptul că nu pot fi văzute direct. Cu toate acestea, ele pot fi observate prin modificări ale câmpului electromagnetic al particulelor.

Citește și: Laseruri neobișnuite și aplicații noi. Urmează o revoluție?

Dar întrebarea care se pune aici este cum se verifică existența fluctuațiilor cuantice într-un vid unde nu există particule. Rezolvarea acestei probleme va fi de neprețuit, deoarece oamenii de știință vor putea, în sfârșit, să testeze electrodinamica cuantică, una dintre teoriile fundamentale ale fizicii, într-un domeniu care nu a fost niciodată explorat până acum. Mai mult, dacă experimentul dezvăluie orice abateri de la teorie, vom obține o confirmare indirectă a existenței unor particule elementare noi, necunoscute.

Experimentul planificat va fi realizat folosind cel mai mare laser cu raze X din lume, ca parte a consorțiului HIBEF Helmholtz International Beamline for Extreme Fields. Laserul ultra-puternic este capabil să emită sclipiri scurte și intense de lumină către o cameră de vid din oțel inoxidabil. Sarcina fasciculului laser este de a manipula fluctuațiile vidului, astfel încât să poată schimba polarizarea luminii cu raze X, adică să rotească direcția de oscilație a acesteia.

Inițial, se presupunea că un singur bliț laser optic ar fi emis spre cameră și ar fi utilizate tehnici complexe de măsurare pentru a verifica dacă polarizarea pulsului de raze X se modifică. Problema este că un astfel de semnal ar fi foarte slab. Se estimează că unul din fiecare trilion de fotoni de raze X își va schimba polarizarea din cauza fluctuațiilor cuantice. Captarea acestui efect este inimaginabil de dificilă. Acest lucru înseamnă, la rândul său, că, chiar dacă a avut loc o astfel de schimbare, oamenii de știință pot pur și simplu să nu o observe.

Citește și: Laserul viitorului se apropie. O nouă oglindă cu plasmă va ajuta

Din acest motiv, oamenii de știință propun acum emiterea a două impulsuri laser separate simultan în interiorul camerei cu vid. Cele două impulsuri se vor ciocni literalmente unul cu celălalt, iar în locul acestei coliziuni, un impuls de raze X va fi emis de laserul XFEL. Punctul în care se ciocnesc impulsurile laser ar trebui să afecteze pulsul de raze X ca un cristal. Pulsul de raze X trebuie deviat de acest „cristal fotonic” specific. Prin urmare, vom primi un impuls nu numai cu polarizarea schimbată, ci și cu direcția fasciculului ușor modificată.

Pentru a îmbunătăți și mai mult șansa de a măsura efectul, oamenii de știință sugerează utilizarea blițurilor laser de diferite lungimi de undă. Emiterea unui impuls de raze X către punctul în care două impulsuri de culori diferite se ciocnesc ar schimba energia fulgerului de raze X. Dar din cauza dificultății implementării sale practice, această idee a fost amânată pentru viitor.

Primele teste ale experimentului vor fi efectuate la stația experimentală HED din Hamburg anul viitor. Așa că ne putem aștepta că vom afla mai multe despre electrodinamica cuantică în doar câteva luni. Fie se va confirma din nou, fie se vor găsi unele excepții. Ultima opțiune ar însemna începutul unei căutări complet noi pentru particule elementare ultraușoare și evazive, despre care în prezent nu știm nimic. Deci este ceva de așteptat.