Utilizing superior computational modelling, a analysis workforce led by the College of Oxford, working in partnership with the Instituto Superior Técnico within the College of Lisbon, has achieved the first-ever real-time, three-dimensional simulations of how intense laser beams alter the ‘quantum vacuum’ — a state as soon as assumed to be empty, however which quantum physics predicts is filled with digital electron-positron pairs.
Utilizing superior computational modelling, a analysis workforce led by the College of Oxford, working in partnership with the Instituto Superior Técnico within the College of Lisbon, has achieved the first-ever real-time, three-dimensional simulations of how intense laser beams alter the ‘quantum vacuum’ — a state as soon as assumed to be empty, however which quantum physics predicts is filled with digital electron-positron pairs.
Emocionante, essas simulações recriam um fenômeno bizarro previsto pela física quântica, conhecida como Mistura de quatro ondas a vácuo. Isso afirma que o campo eletromagnético combinado de três pulsos de laser focados pode polarizar os pares virtuais de elétrons -positrons de um vácuo, fazendo com que os fótons se salvem como bolas de bilhar – gerando um quarto feixe de laser em um processo de ‘luz da escuridão’. Esses eventos podem atuar como uma investigação de nova física com intensidades extremamente altas.
“Isso não é apenas uma curiosidade acadêmica-é um grande passo em direção à confirmação experimental dos efeitos quânticos que até agora eram principalmente teóricos”, disse o co-autor do estudo, Professor Norreys, Departamento de Física da Universidade de Oxford.
O trabalho chega bem a tempo, pois uma nova geração de lasers ultra-poderosos começa a ficar on-line. Instalações como o Vulcan 20-20 do Reino Unido, o projeto europeu de ‘Incraestrutura de Luz Extrema (ELI) e a estação da China para a luz extrema (SEL) e as instalações de brilho devem fornecer níveis de energia altos o suficiente para confirmar potencialmente a dispersão de fótons de fótons no laboratório pela primeira vez. A dispersão de fótone de fótone já foi selecionada como uma das três experiências de navio de sinalizador na instalação de laser PW de 25 PW da Universidade de Rochester, com feixe duplo, nos Estados Unidos.
As simulações foram realizadas usando uma versão avançada do OSIRIS, um pacote de software program de simulação que modela as interações entre vigas a laser e matéria ou plasma.
O autor Zixin (Lily) Zhang, um estudante de doutorado do Departamento de Física de Oxford, disse: “Nosso programa de computador nos fornece uma janela 3D resolvida no tempo em interações quânticas de vácuo que estavam fora de alcance. Aplicando nossa moda a um experimento de dispersão de três bastões, conseguimos capturar a intenção e a limpeza de tempo. Simulação, agora podemos voltar nossa atenção para cenários mais complexos e exploratórios-incluindo estruturas exóticas de feixe de laser e pulsos de foco voador “.
Crucialmente, esses modelos fornecem detalhes dos quais os experimentalistas dependem para projetar testes precisos e no mundo actual, incluindo formas realistas de laser e horários de pulso. As simulações também revelam novas idéias, incluindo como essas interações evoluem em tempo actual e como as assimetrias sutis na geometria do feixe podem mudar o resultado.
Segundo a equipe, a ferramenta não apenas ajudará no planejamento de futuros experimentos a laser de alta energia, mas também poderá ajudar a procurar sinais de partículas hipotéticas, como axiões e partículas milicultas-potenciais candidatos à matéria escura.
O professor de co-autor do estudo, Luis Silva (no Instituto Superior Tecnico, Universidade de Lisboa e Professor Visitante de Física da Universidade de Oxford) acrescentou: “Uma ampla gama de experimentos planejados é o mais avançado de que o ULTRATENSEN-FILTSEN-IMSTERSEN-IMSTENSIMENTSIMENTOMENTOMENTATIMENTE OUTERSIMENTO, o que é muito avançado, o ULTRATENSENSTNSEN-FINTSENSE LERS-IMSTERNSE LERS-FIRNSENSTENSE LERS LERS LERS-INTSENSE LERS-FINTSENSE LERS-FINTSENSIMENTSE LERS LERS-FINTSENSE, As fundações de uma nova period nas interações a laser-matador, que abrirão novos horizontes para a física basic “.
