Peter Tucker
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I fisici si stanno avvicinando alla costruzione di laser abbastanza potenti da strappare la materia dal vuoto.
Secondo un rapporto pubblicato il 24 gennaio sulla rivista Science, un team di scienziati cinesi si sta preparando per iniziare la costruzione quest'anno di un laser da 100 petawatt a Shanghai noto come Station of Extreme Light, o SEL. Ciò li pone in prima linea in un ampio campo di scienziati in tutto il mondo che stanno lavorando per realizzare una previsione pubblicata sulla rivista Physical Review Letters nel 2010 da un team di fisici americani e francesi secondo cui un laser sufficientemente potente potrebbe far apparire gli elettroni. di un vuoto.
Potrebbe sembrare strano immaginare che gli elettroni possano apparire dallo spazio vuoto. Ma ha molto più senso alla luce di una strana affermazione dell'elettrodinamica quantistica: lo spazio "vuoto" non è affatto vuoto, ma piuttosto è costituito da coppie densamente imballate di materia e antimateria. Quelle coppie riempiono strettamente gli spazi tra tutto, gli stati dell'elettrodinamica quantistica - semplicemente non interagiscono in alcun modo evidente con il resto dell'universo, perché si annullano a vicenda. [I 18 più grandi misteri irrisolti in fisica]
Quindi è più facile considerare che il laser cinese non creerà tanto materia, quanto la causa del suo ingresso nel mondo che gli esseri umani possono percepire. I suoi potenti impulsi di energia faranno separare gli elettroni dai loro gemelli di antimateria, i positroni, in modi che i ricercatori possono rilevare.
Costruire un laser abbastanza potente per farlo, tuttavia, è una sfida tecnica difficile (e costosa). Cento petawatt, come riportato da Science, sono circa 10.000 volte più energia di quanta ce ne sia in tutte le reti elettriche del mondo messe insieme.
Un laser cinese più piccolo, lo Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, potrebbe raggiungere i 10 petawatt entro la fine di quest'anno. (È 1.000 volte la potenza di tutte le reti del mondo.) Allora come possono i laser raggiungere questi enormi livelli di potenza?
Come hanno spiegato gli autori del rapporto sulla rivista Science, il potere è una funzione di due cose: energia e tempo. Rilascia un joule di energia nel corso di 1 secondo, e questo è 1 watt. Rilascia un joule nel corso di 1 ora, e questo è solo 0,28 milliwatt (28 centomillesimi di watt). Ma rilascia quel joule in appena 1 milionesimo di secondo, e questo è 1 milione di watt o 1 megawatt.
Tutti i laser superpotenti si basano in un modo o nell'altro sul rilascio di grandi quantità di energia in brevi periodi di tempo, amplificandola e piegando i raggi in modo tale che tutta quell'energia arrivi al suo obiettivo nel corso di un periodo di tempo ancora più breve, la Scienza articolo segnalato.
Entro il 2023, il SEL potrebbe raggiungere obiettivi di soli 3 micrometri (3 milionesimi di metro o la larghezza di un E. coli batterio) con 100 petawatt di potenza, secondo il rapporto di Science.
Per maggiori dettagli tecnici su come funzionerebbe quel laser, come si confrontano altri progetti laser in tutto il mondo e perché gli Stati Uniti sono così indietro, controlla il rapporto completo di Science.