Skocz do zawartości




Zdjęcie

Żeby pustka przestała być pustką


  • Zaloguj się, aby dodać odpowiedź
4 odpowiedzi w tym temacie

#1

Nick.
  • Postów: 1527
  • Tematów: 777
  • Płeć:Mężczyzna
  • Artykułów: 2
Reputacja znakomita
Reputacja

Napisano

*
Popularny

Y3c9MTE3MCZjaD01MTM=_src_15611-3.1-Wirtu

Foto: domena publiczna

 

 

Próżnia to miejsce, w którym, nawet jeśli tego nie widać, dzieje się sporo. Aby się jednak dowiedzieć, co dokładnie, potrzeba tyle energii, że do niedawna uczonym wejrzenie w świat wirtualnych cząstek wydawało się niemożliwe. Gdy jedni w takiej sytuacji się zatrzymują, dla innych niemożliwe stanowi zachętę, aby spróbować.

 

 

Według teorii kwantowej pusta przestrzeń jest wypełniona wirtualnymi cząstkami, które pulsują pomiędzy bytem i niebytem. Są one również całkowicie niewykrywalne – chyba że mielibyśmy coś potężnego, co je znajdzie.

 

- Zazwyczaj, gdy ludzie mówią o próżni, mają na myśli coś, co jest zupełnie puste - mówił w styczniowym numerze "NewScientist" fizyk teoretyk Mattias Marklund z Politechniki Chalmers w Göteborgu w Szwecji.

 

Okazuje się, że laser może wykazać, iż wcale nie jest tam aż tak pusto.

 

Elektron w sensie statystycznym

 

Cząstki wirtualne to matematyczna koncepcja w kwantowych teoriach pola. Chodzi o cząstki fizyczne manifestujące swoją obecność poprzez oddziaływania, jednak łamiące zasadę powłoki masy.

 

Cząstki wirtualne pojawiają się w pracach Richarda Feynmana. Zgodnie z jego teorią, każda fizyczna cząstka jest w istocie konglomeratem cząstek wirtualnych. Fizyczny elektron to tak naprawdę wirtualny elektron emitujący wirtualne fotony, które rozpadają się na wirtualne pary elektron-pozyton, oddziałujące z kolei za pomocą wirtualnych fotonów – i tak w nieskończoność.

 

"Fizyczny" elektron to nieustannie dziejący się proces interakcji pomiędzy wirtualnymi elektronami, pozytonami, fotonami i być może innymi cząstkami. "Realność" elektronu to pojęcie statystyczne. Nie można powiedzieć, która cząstka z tego zbioru jest naprawdę rzeczywista. Wiadomo tylko, że suma ładunków wszystkich owych cząstek daje w wyniku ładunek elektronu (czyli, mówiąc w uproszczeniu, musi być jeden więcej elektron wirtualny niż jest wirtualnych pozytonów) oraz że suma mas wszystkich cząstek tworzy masę elektronu.

 

W próżni powstają pary elektron-pozyton. Dowolna cząstka obdarzona ładunkiem dodatnim, np. proton, będzie przyciągać te wirtualne elektrony, a odpychać pozytony (przy pomocy wirtualnych fotonów). Zjawisko to nazywa się polaryzacją próżni. Pary elektron-pozyton obracane przez proton tworzą małe dipole, które swoim polem elektrycznym zmieniają pole protonu. Ładunek elektryczny protonu, który mierzymy, nie jest więc ładunkiem samego protonu, ale całego układu, łącznie z wirtualnymi parami.

 

dz04NjAmaD01NzM=_src_15612-3.2-Wiazki-la

Wiązki laserowe. Foto: domena publiczna

 

Laserem w próżnię

 

Powód, dla którego uważamy, że cząstki wirtualne istnieją, sięga podstaw elektrodynamiki kwantowej (QED), gałęzi fizyki próbującej wyjaśnić interakcje fotonów z elektronami. Od czasu powstania tej teorii w latach 30. XX wieku, fizycy zastanawiają się, jak uporać się z problemem cząstek, których istnienie matematycznie jest konieczne, ale ich samych nie widać, nie słychać i nie czuć.

 

Z QED wynika, że teoretycznie, jeśli stworzymy odpowiednio silne pole elektryczne, wówczas wirtualne elektrony towarzyszące (lub składające się na statystyczny konglomerat zwany elektronem) ujawnią swoją obecność i będzie można dokonać ich detekcji.

 

Potrzebna do tego energia musi osiągnąć i przekroczyć granicę zwaną limitem Schwingera, poza którą, jak to się obrazowo ujmuje, próżnia traci swoje klasyczne właściwości i przestaje być "pusta". Dlaczego to nie takie proste? Bo wymagana ilość energii musi wg założeń wynieść tyle, ile łączna energia produkowana przez wszystkie elektrownie świata - razy jeszcze miliard.

 

Rzecz wydaje się poza naszym zasięgiem. Jak się jednak okazuje, niekoniecznie, jeśli zastosować laserową technikę ultrakrótkich impulsów optycznych o dużym natężeniu, opracowaną jeszcze w latach 80. XX wieku przez ubiegłorocznych noblistów, Gérarda Mourou i Donnę Strickland.

 

Sam Mourou otwarcie powiedział, że osiągane w tych laserowych superstrzałach moce giga-, tera- a nawet petawatowe, stwarzają szansę na rozbicie próżni. Jego koncepcje ucieleśniły się w projekcie Extreme Light Infrastructure (ELI), wspieranym z funduszy europejskich i rozwijanym w Rumunii. Pod Bukaresztem znajdują się dwa 10-petawatowe lasery, które naukowcy chcą wykorzystać do pokonania limitu Schwingera.

 

Nawet jednak jeśli uda się przełamać energetyczne ograniczenia, rezultat - i to co ukaże się ewentualnie oczom fizyków - pozostaje mocno niepewny. W przypadku cząstek wirtualnych zaczyna bowiem zawodzić metodologia badań, a obliczenia przestają mieć sens. Prosty rachunek wykazuje również, iż dwa lasery ELI generują za mało energii. Nawet cztery skombinowane wiązki to wciąż 10 tysięcy razy mniej, niż potrzeba. Jednak naukowców to nie zraża, bo ów magiczny limit uważają nie za ostrą jednorazową granicę, lecz stopniowalny obszar zmian. Mają więc nadzieję na pewne efekty wirtualne nawet przy mniejszych dawkach energii.

 

Badacze mają różne pomysły na wzmocnienie wiązek laserowych. Jednym z nich jest dość egzotyczna koncepcja odbijających i wzmacniających zwierciadeł, przemieszczających się z prędkością światła. Inne pomysły to wzmacnianie wiązek przez kolizje wiązek fotonów z wiązkami elektronów lub zderzanie wiązek laserowych, co podobno chcą przeprowadzać uczeni z chińskiego ośrodka badawczego Station of Extreme Light w Szanghaju. Wielki zderzacz fotonów czy elektronów to nowa i ciekawa koncepcja, którą warto obserwować.

źródło

 


  • 7



#2

Pinkie Pie.

    PARTY PONY!

  • Postów: 142
  • Tematów: 5
  • Płeć:Nieokreślona
Reputacja zadowalająca
Reputacja

Napisano

Całkowita pustka nie istnieje i nie może istnieć. Przestrzeń zawsze jest wypełniona chociaż polem. Jeżeli by nie było nic, to nie byłoby przestrzeni.


  • 2

#3

sanitater.
  • Postów: 3
  • Tematów: 0
Reputacja neutralna
Reputacja

Napisano


  • -1

#4

Kwarki_i_Kwanty.
  • Postów: 309
  • Tematów: 40
  • Płeć:Mężczyzna
  • Artykułów: 12
Reputacja dobra
Reputacja

Napisano

Z powyższego artykułu oraz z ogólnej wiedzy o ,,pustce" wynika, że nie istnieje, nigdy nie istniało i istnieć nie będzie ,,nic" oraz ,,nicość", a to dwa różne określenia i pojęcia na  opis stanu rzeczywistości, badanego zjawiska itp. Najbardziej ,,pusta pustka", którą kojarzymy głównie z abstrakcyjnym wyobrażeniem - nazwijmy to - przestrzeni bądź sub-przestrzeni przed Wielkim Wybuchem, jest bardziej ,,pełna" i aktywna niż można by sobie to wyobrażać. Nawet jeśli aparat matematyczny (QED i kwantowa teoria pola) zakłada, wręcz wymusza istnienie cząstek wirtualnych, to naukowcy już dziś muszą dołożyć wszelkich możliwych starań, aby mieć do dyspozycji technologię pozwalającą na ich detekcję. ,,Rozbicie" próżni i odkrycie wirtualnych cząstek będzie kluczowe w uformowaniu solidnej koncepcji na temat tego, co istniało przed Wielkim Wybuchem, i czy rzeczywiście nasz Wszechświat wyłonił się w wyniku Wielkiego Wybuchu, a nie np. jakiegoś przetunelowania materii, czy ,,Wielkiego Odbicia"?

 

Według Carla Rovelliego czas i przestrzeń, o których mamy pojęcie jako coś oczywistego, nie istnieją. Te wyobrażenia, idee są wytworem pól kwantowych. Powstają w nich: przestrzeń, cząstki; rozchodzą się fale, a czas staje się wypadkową, produktem ubocznym tych procesów fluktuujących w polu kwantowym. Same pole grawitacyjne czy elektromagnetyczne wynika z oddziaływań zachodzących w tychże polach, które bez jakichkolwiek interakcji zamieniają się w ,,chmurę prawdopodobieństwa”. Dlatego kibicujmy światu, aby zajrzał wgłąb ,,nicości", przełamał jej ,,zaklęcie" i odkrył wirtualne cząstki. 

 

Ciągłość wątpliwości - najlepsze źródło nauki. Coś w tym jest... coś w tym jest.


  • 0

#5

Mariush.
  • Postów: 4128
  • Tematów: 60
  • Płeć:Mężczyzna
  • Artykułów: 5
Reputacja znakomita
Reputacja

Napisano

Nawet jeśli aparat matematyczny (QED i kwantowa teoria pola) zakłada, wręcz wymusza istnienie cząstek wirtualnych, to naukowcy już dziś muszą dołożyć wszelkich możliwych starań, aby mieć do dyspozycji technologię pozwalającą na ich detekcję. ,,Rozbicie" próżni i odkrycie wirtualnych cząstek będzie kluczowe w uformowaniu solidnej koncepcji na temat tego, co istniało przed Wielkim Wybuchem, i czy rzeczywiście nasz Wszechświat wyłonił się w wyniku Wielkiego Wybuchu, a nie np. jakiegoś przetunelowania materii, czy ,,Wielkiego Odbicia"?

Jakby na to nie patrzeć, istnienie cząstek wirtualnych potwierdza, przynajmniej pośrednio, wiele przewidywanych przez teorię kwantową, a potem eksperymentalnie potwierdzonych zjawisk fizycznych np. efekt Casimira.


  • 0





Użytkownicy przeglądający ten temat: 0

0 użytkowników, 0 gości oraz 0 użytkowników anonimowych

stat4u