Així que el buit deixa de ser buit
Un buit és un lloc on, encara que no el vegis, passen moltes coses. Tanmateix, per esbrinar exactament el que es necessita és tanta energia que fins fa poc semblava impossible als científics mirar el món de les partícules virtuals. Quan algunes persones s'aturen en una situació així, és impossible que altres els animen a intentar-ho.
Segons la teoria quàntica, l'espai buit s'omple de partícules virtuals que pulsan entre l'ésser i el no-ésser. També són completament indetectables, tret que tinguéssim alguna cosa potent per trobar-los.
"En general, quan la gent parla d'un buit, vol dir una cosa que està completament buida", va dir el físic teòric Mattias Marklund de la Chalmers University of Technology de Göteborg, Suècia, al número de gener de NewScientist.
Resulta que el làser pot mostrar que no està tan buit.
L'electró en un sentit estadístic
Les partícules virtuals són un concepte matemàtic en les teories quàntiques de camps. Són partícules físiques que manifesten la seva presència mitjançant interaccions, però violen el principi de la closca de la massa.
Les partícules virtuals apareixen a les obres de Richard Feynman. Segons la seva teoria, cada partícula física és de fet un conglomerat de partícules virtuals. Un electró físic és en realitat un electró virtual que emet fotons virtuals, que decauen en parells virtuals electró-positró, que al seu torn interaccionen amb fotons virtuals, i així successivament sense parar. L'electró "físic" és un procés continu d'interacció entre electrons virtuals, positrons, fotons i possiblement altres partícules. La "realitat" d'un electró és un concepte estadístic. És impossible dir quina part d'aquest conjunt és realment real. Només se sap que la suma de les càrregues de totes aquestes partícules dóna com a resultat la càrrega de l'electró (és a dir, per dir-ho simplement, hi ha d'haver un electró virtual més del que hi ha positrons virtuals) i que la suma de les masses de totes les partícules creen la massa de l'electró.
Els parells electró-positró es formen al buit. Qualsevol partícula carregada positivament, per exemple, un protó, atraurà aquests electrons virtuals i repel·lirà els positrons (amb l'ajuda de fotons virtuals). Aquest fenomen s'anomena polarització al buit. Parells electró-positró girats per un protó
formen petits dipols que canvien el camp del protó amb el seu camp elèctric. Per tant, la càrrega elèctrica del protó que mesurem no és la del protó en si, sinó de tot el sistema, inclosos els parells virtuals.
Un làser al buit
El motiu pel qual creiem que existeixen les partícules virtuals es remunta als fonaments de l'electrodinàmica quàntica (QED), una branca de la física que intenta explicar la interacció dels fotons amb els electrons. Des que aquesta teoria es va desenvolupar a la dècada de 30, els físics s'han preguntat com afrontar el problema de les partícules que són matemàticament necessàries però que no es poden veure, escoltar ni sentir.
El QED mostra que teòricament, si creem un camp elèctric prou fort, aleshores els electrons virtuals que l'acompanyen (o que formen un conglomerat estadístic anomenat electró) revelaran la seva presència i serà possible detectar-los. L'energia necessària per a això ha d'arribar i superar el límit conegut com a límit de Schwinger, més enllà del qual, tal com s'expressa en sentit figurat, el buit perd les seves propietats clàssiques i deixa de ser "buit". Per què no és tan senzill? Segons els supòsits, la quantitat d'energia necessària ha de ser tant com l'energia total produïda per totes les centrals elèctriques del món, mil milions de vegades més.
La cosa sembla fora del nostre abast. No obstant això, resulta que no necessàriament si s'utilitza la tècnica làser de polsos òptics ultra curts i d'alta intensitat, desenvolupada a la dècada de 80 pels guanyadors del Premi Nobel de l'any passat, Gérard Mourou i Donna Strickland. El mateix Mourou ha dit obertament que els poders de giga, tera i fins i tot petawatts aconseguits en aquests supershots làser creen una oportunitat per trencar el buit. Els seus conceptes es van plasmar en el projecte Extreme Light Infrastructure (ELI), recolzat per fons europeus i desenvolupat a Romania. Hi ha dos làsers de 10 petawatts prop de Bucarest que els científics volen utilitzar per superar el límit de Schwinger.
Tanmateix, fins i tot si aconseguim trencar les limitacions energètiques, el resultat, i el que finalment apareixerà als ulls dels físics, segueix sent molt incert. En el cas de les partícules virtuals, la metodologia de recerca comença a fallar i els càlculs ja no tenen sentit. Un càlcul senzill també mostra que els dos làsers ELI generen massa poca energia. Fins i tot quatre paquets combinats encara són 10 vegades menys del necessari. No obstant això, els científics no es desaniman per això, perquè consideren que aquest límit màgic no és una frontera puntual i nítida, sinó una àrea de canvi gradual. Així que esperen alguns efectes virtuals fins i tot amb dosis més petites d'energia.
Els investigadors tenen diverses idees sobre com reforçar els raigs làser. Un d'ells és el concepte força exòtic de miralls reflectants i amplificadors que viatgen a la velocitat de la llum. Altres idees inclouen l'amplificació dels feixos xocant raigs de fotons amb raigs d'electrons, o xocant raigs làser, que els científics del centre d'investigació de l'Estació de Llum extrema Xina de Xangai volen dur a terme. Un gran col·lisionador de fotons o electrons és un concepte nou i interessant que val la pena observar.
