Korzystając z zaawansowanego modelowania obliczeniowego, zespół badawczy prowadzony przez University of Oxford, współpracujący z Instituto Superior Técnico na Uniwersytecie Lizbony, osiągnął pierwsze w historii, że są one, które są pełne wirtualnych pary elektronów.
Misarre zjawiska kwantowe. Wyniki zostały opublikowane w Communications Physics.
Korzystając z zaawansowanego modelowania obliczeniowego, zespół badawczy prowadzony przez University of Oxford, współpracujący z Instituto Superior Técnico na Uniwersytecie Lizbony, osiągnął pierwsze w historii, że są one, które są pełne wirtualnych pary elektronów.
Podsumowując, te symulacje odtwarzają dziwne zjawisko przewidywane przez fizykę kwantową, znaną jako mieszanie cztero-falowe próżniowe. Stwierdzono to, że połączone pole elektromagnetyczne trzech skupionych impulsów laserowych może polaryzować wirtualne pary próżni elektronowo -elektronowej, powodując, że fotony odbijają się od piłek bilardowych – generując czwartą wiązkę laserową w procesie „światła od ciemności”. Wydarzenia te mogą działać jako sonda nowej fizyki o wyjątkowo wysokiej intensywności.
„To nie tylko ciekawość akademicka-jest to główny krok w kierunku eksperymentalnego potwierdzenia efektów kwantowych, które do tej pory były głównie teoretyczne”-powiedział profesor Peter Norreys, współautor badań, Peter Norreys, Department of Physics, University of Oxford.
Praca nadchodzi w samą porę, gdy nowa generacja bardzo mocnych laserów zaczyna pojawiać się online. Udogodnienia takie jak Wielka Brytania Vulcan 20-20, europejski projekt „Extreme Light Infrastructure” (ELI) oraz chińska stacja dla Extreme Light (SEL) i obiektów Shine są ustawione w celu zapewnienia poziomu mocy wystarczająco wysokiego, aby potencjalnie potwierdzić rozpraszanie fotonu-fotonu w laboratorium po raz pierwszy. Rozproszenie foton-photon zostało już wybrane jako jeden z trzech eksperymentów na statkach na Uniwersytecie Opal Dual Beam w University of Rochester 25 PW w Stanach Zjednoczonych.
Symulacje przeprowadzono przy użyciu zaawansowanej wersji Osiris, pakietu oprogramowania symulacyjnego, który modeluje interakcje między wiązkami laserowymi a materią lub plazmą.
Główny autor Zixin (Lily) Zhang, doktorant z Oxford's Department of Physics, powiedział: „Nasz program komputerowy daje nam rozdzielone czasowe okno 3D na interakcje próżniowe kwantowe, które wcześniej były poza zasięgiem. Dzięki zastosowaniu naszego modelu do eksperymentu rozproszenia trzech wiązek. Byliśmy w stanie uchwycić pełny zakres zasilania kwantowego, wraz z szczegółowymi informacjami interakcyjnymi i kluczowym czasem. Symulację możemy teraz zwrócić uwagę na bardziej złożone i eksploracyjne scenariusze-w tym egzotyczne struktury wiązki laserowej i impulsy latające. ”
Co najważniejsze, modele te dostarczają szczegółów, na których polegają eksperymentalistowie, aby zaprojektować precyzyjne testy w świecie rzeczywistym, w tym realistyczne kształty laserowe i czas pulsowy. Symulacje ujawniają również nowe spostrzeżenia, w tym sposób ewolucji tych interakcji w czasie rzeczywistym i jak subtelne asymetrie w geometrii wiązki mogą zmienić wynik.
Według zespołu narzędzie to nie tylko pomoże w planowaniu przyszłych eksperymentów laserowych o wysokiej energii, ale może również pomóc w poszukiwaniu oznak hipotetycznych cząstek, takich jak osi i cząstki miliocharne-potencjalnych kandydatów na ciemną materię.
Współautor badań profesor Luis Silva (w Instituto Superior Tecnico, University of Lisbon and Visiting Consessor in Fizyka na University of Oxford) dodał: „Kombinacja Laserów Ultra Planowane w najbardziej zaawansowanych obiektach laserowych będzie bardzo wspomagana naszą nową metodą obliczeniową, wdrażaną przez naszą nową metodę obliczeniową, wycinającą, scenarz. Modelowanie analityczne i numeryczne to fundamenty nowej ery w interakcjach laser-matter, które otworzą nowe horyzonty dla fundamentalnej fizyki ”.