Fysikere nærmer seg å bygge lasere som er kraftige nok til å rive materie ut av et vakuum.
Ifølge en rapport som ble publisert 24. januar i tidsskriftet Science, gjør et team av kinesiske forskere seg klare til å starte byggingen i år på en 100-petawatt laser i Shanghai kjent som Station of Extreme Light, eller SEL. Det setter dem foran et bredt felt av forskere over hele verden som jobber for å realisere en prediksjon publisert i tidsskriftet Physical Review Letters i 2010 av et team av amerikanske og franske fysikere om at en tilstrekkelig kraftig laser kan føre til at elektroner dukker opp av et vakuum.
Det kan virke rart å forestille seg at elektronene kan vises ute av tomt rom. Men det gir mye mer mening i lys av en merkelig påstand om kvanteelektrodynamikk: "Tomt" rom er ikke i det hele tatt tomt, men består heller av tettpakkede par materie og antimaterie. Disse parene fyller tett hullene mellom alt, sier kvanteelektrodynamikk - de samhandler bare ikke på noen merkbar måte med resten av universet, fordi de avbryter hverandre.
Så det er lettere å vurdere at den kinesiske laseren ikke så mye skaper materie, fordi den kommer inn i verden mennesker kan oppfatte. Dens kraftige energipulser vil føre til at elektronene skiller seg fra antimaterie-tvillingene, positroner, på måter forskere kan oppdage.
Å bygge en laser som er kraftig nok til å gjøre dette, er imidlertid en vanskelig (og kostbar) teknisk utfordring. Som Science rapporterte er hundre petawatt omtrent 10.000 ganger mer energi enn det er i alle verdens elektriske nett sammenlagt.
En mindre kinesisk laser, Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, kunne oppnå 10 petawat innen utgangen av dette året. (Det er 1000 ganger kraften fra alle verdens nett.) Så hvordan kan lasere nå disse enorme effektnivåene?
Som forfatterne av rapporten i tidsskriftet Science forklarte, er makt en funksjon av to ting: energi og tid. Slipp en joule energi i løpet av 1 sekund, og det er 1 watt. Slipp en joule i løpet av en time, og det er bare 0,28 milliwatt (28 hundretusener av watt). Men slipp din joule på bare 1 milliondels sekund, og det er 1 million watt, eller 1 megawatt.
Alle superkraftige lasere er avhengige av på en eller annen måte på å frigjøre store mengder energi over korte perioder, forsterke den og bøye bjelkene slik at all den energien kommer til sitt mål i løpet av en enda kortere tidsperiode, Science artikkelen rapportert.
I 2023 kunne SEL slå mål bare 3 mikrometer (3 milliondeler av en meter, eller bredden på en E coli bakterie) over med 100 petawatt kraft, ifølge rapporten i Science.
Hvis du vil ha flere tekniske detaljer om hvordan laseren vil fungere, hvordan andre laserprosjekter rundt om i verden sammenligner og hvorfor USA henger så langt etter, kan du sjekke Science full rapport.
