在令人驚訝的量子模擬中從黑暗中擠出光明

三個(gè)強(qiáng)大的激光仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)可以產(chǎn)生神秘的第四束光，該光束被從黑暗本身中擋出。

當(dāng)超高電磁場相遇時(shí)，我們可能預(yù)期從真空中產(chǎn)生的各種量子效應(yīng)的模擬證實(shí)了這聽起來像是神秘力量在起作用。

來自英國牛津大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)和葡萄牙的里斯本大學(xué)使用半經(jīng)典方程求解器實(shí)時(shí)和三維模擬量子現(xiàn)象，測(cè)試當(dāng)極強(qiáng)激光脈沖在虛空結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)生什么的預(yù)測(cè)。

“這不僅僅是學(xué)術(shù)上的好奇心——它是朝著量子效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)邁出的重要一步，到目前為止，量子效應(yīng)主要是理論上的。”說牛津物理學(xué)家彼得·諾里斯。

激光技術(shù)已經(jīng)走了很長一段路自從它發(fā)明以來有點(diǎn)多半個(gè)世紀(jì)前.在短短的瞬間集中 PB 級(jí)的功率，理論上它們能夠字面意思是震動(dòng)物質(zhì)脫離了現(xiàn)實(shí)本身的結(jié)構(gòu)。

我們認(rèn)為的空白空間——在量子層面上——是一片充滿可能性的海洋。代表各種物理相互作用的場嗡嗡作響，我們將其視為光的基礎(chǔ)和物質(zhì)本身的組成部分。這些虛擬粒子基本上在幾分之一秒內(nèi)出現(xiàn)和消失。

他們要長期表現(xiàn)出來，所需要的只是正確的身體說服，阻止他們相互抵消;例如，當(dāng)以適當(dāng)?shù)姆绞脚帕袝r(shí)，一系列強(qiáng)電磁場可能提供的那種說服力。

為了確定對(duì)激光功率的預(yù)測(cè)是否真的可以從無到有產(chǎn)生一些東西，Norreys 和他的團(tuán)隊(duì)運(yùn)行了基于數(shù)學(xué)在真空中支撐電磁場。

將數(shù)字代入他們的求解器中后發(fā)現(xiàn)，將三個(gè)適當(dāng)強(qiáng)的激光束及其電磁場混合會(huì)產(chǎn)生一定程度的偏振，迫使虛擬光子在消失之前分開。稱為四波混合，散射光子將顯示為第四束光。

長期以來，人們一直預(yù)測(cè)到這種光子-光子散射是可能的，但迄今為止，在現(xiàn)實(shí)中觀察它的嘗試被證明是無效的。

“通過將我們的模型應(yīng)用于三光束散射實(shí)驗(yàn)，我們能夠捕獲所有量子特征，以及對(duì)相互作用區(qū)域和關(guān)鍵時(shí)間尺度的詳細(xì)見解，”說該研究的主要作者、牛津大學(xué)的物理學(xué)家 Zixin Zhang 教授。

雖然目前這些發(fā)現(xiàn)都是數(shù)字的，但它們確實(shí)比以前的模型提供了更物理現(xiàn)實(shí)的預(yù)期描述。我們可能也不需要等待那么久，結(jié)果就會(huì)受到最終的考驗(yàn)。

這極輕基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目羅馬尼亞目前擁有世界上最先進(jìn)的高功率激光基礎(chǔ)設(shè)施，在超短光爆發(fā)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了約 10 拍瓦的平均功率。

與此同時(shí)，EP-OPAL 項(xiàng)目美國羅切斯特大學(xué)正在開發(fā)兩個(gè) 25 拍瓦的光束，光子-光子散射實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在計(jì)劃中。這上海高重復(fù)率 X 射線自由電子激光器和極光設(shè)備中國也希望今年打破記錄，目標(biāo)是使用其自由電子技術(shù)達(dá)到 100 拍瓦。

只使用光子來產(chǎn)生必要的電磁場，希望從黑暗中散射出來的光不會(huì)隱藏在其他粒子的迷霧中，最終一勞永逸地證明，在物理學(xué)中，可以從無到有中擠出一些東西。

這項(xiàng)研究發(fā)表在通信物理學(xué).

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