空虚の問題

レーザーの強度により、物質が爆発します ミシェル・アルベルガンティ

キーワード:エネルギー、真空、物質、創造、粒子、反物質

方程式E = mc2の伝記は完全にはほど遠いです。 16月2日日曜日にArteによって放送された架空のドキュメンタリー(GaryJohnstoneによるE = mcXNUMX方程式の伝記)によって与えられた注目に値するイラストは、すぐに新しい刺激的な章を体験する可能性があります。 National School of Advanced Techniques(Ensta)、Polytechnic Sc​​hool、CNRS、Palaiseau(Essonne)に共通のApplied Optics Laboratory(LOA)で、GérardMourouは彼が引き出すことができる瞬間に近づいています。真空からの問題..。

「空虚さはすべての問題の母です」と彼はある歓喜をもって言います。 完璧な状態では、「3cm1905あたりの膨大な量の粒子と同じ数の抗粒子が含まれています」。 そこから、私たちが呼ぶ物質のこの明らかな欠如につながるゼロサム…真空。 XNUMX世紀以来、後者が「物質によって占められていない空間」である辞書の定義に挑戦するもの。 これは、XNUMX年にアルバートアインシュタインがXNUMX年前に特別な相対性から推論した有名な式E =mc²なしで、反論なしで数えていました。

なぜ真空から物質を生成することによってこの式を逆にするのですか? GérardMourouの場合、アプリケーションは、新しい相対論的マイクロエレクトロニクスの作成から、ビッグバンの研究、およびブラックホールのシミュレーションの可能性にまで及びます。 彼が「極度の光」と呼ぶものは、周囲の細胞に損傷を与えることなく腫瘍を攻撃できるプロトン療法の開発、「核薬理学」、および簡単なボタンで材料の放射能を制御する可能性を可能にします。 ジュネーブのCERNの巨大な施設と競争できる非常にコンパクトな加速器の製造は言うまでもありません。 したがって、光の制御は限界に達していません。 LOAは、1921年にアルバートアインシュタインがノーベル賞を受賞した発見の最も壮観な結果のXNUMXつであるレーザーで動作します。

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GérardMourouは、1960年に初めて得られたこのコヒーレント光線のパワーを高めるのに大きな役割を果たしました。1985年に、彼はチャープパルス増幅(CPA)と呼ばれる方法を開発しました(Le Monde du 8 1990年XNUMX月)。 「一晩で、テーブルの上に立って、サッカー場の大きさのインスタレーションと同じ強度のソースを作成しました」とGérardMourou氏は説明します。

砕波

1014年間、物理学者は約2 W / cm2(W / cm10)の強度で非線形現象の出現に遭遇し、波を劣化させ、レーザーが生まれた固体の破壊を引き起こしました。 GérardMourouは、非常に短いパルス(ピコ秒、つまり12〜XNUMX秒)を生成するソースを使用しました。その特徴のXNUMXつは、広範囲の周波数を含むことでした。 「問題を解決するために、パルスを増幅する前に、フォトンを注文してストレッチしました」と、CPAを説明するために、トンネルに面しているサイクリストのペロトンのアナロジーを使用する研究者は言います。 正面通過中の閉塞を避けるために、障害物の前で一部のランナーの速度を落とす必要があります。

GérardMourouは周波数についても同じことをします。 それらを分離した後、彼は回折格子を使用して各色に異なるパスを課します。 各周波数の増幅後、同じプロファイルであるがはるかに強いパルスを見つけるために、逆の操作を実行することは「十分」です。 CPAにより、強度は再び上昇し始め、今日は1022 W / cm2、1024年には2 W / cm2006に達しました。

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「強度の特定の値まで、入射波の磁気成分はその電気成分と比較して無視できるままです」とGérardMourouは説明します。 しかし、1018 W / cm2から、それは電子に圧力をかけます。 後者は、それまで単純な「うねり」にさらされていたが、それがそれ自身の速度、すなわち光の速度に達するまでそれを運ぶ破壊波によって突然運び去られる。 次に、相対論的非線形ビューに入ります。 引き裂かれた電子は、それらの原子をイオンに変換し、「電子を抑制しようとします。これにより、かなりの強度の連続的な電界、つまり静電界が生成されます」。 したがって、入射光波の交番電界は直接電界に変換されます。

この「異常な」現象は、2メートルあたり1012テラボルト(1023 V / m)のチタン磁場を生成します。 「CERNonameter…」とGérardMourouは要約しています。 2 W / cm0,6で、静電界は1015メートルあたりXNUMXペタボルト(XNUMX V / m)に達します…
比較のために、スタンフォード線形加速器センター(SLAC)は、50 kmにわたって最大3ギガ電子ボルト(GeV)の粒子を加速します。 「理論的には、髪の毛の直径のオーダーの距離でも同じことができる」と研究者は保証している。 彼の時代、エンリコ・フェルミ(1901-1954)は、ペタボルトに到達するために、加速器は地球を一周しなければならないと推定しました。

「光に押された電子が背後のイオンを引っ張ってしまう」と毛郎氏は続ける。 これから、ボートはアンカーを引っ張っています。 最初の光は電子とイオンのビームを生成しました。 LOAは、数十ミクロンの距離にわたって電子を150メガエレクトロンボルト(MeV)のエネルギーに加速することに成功しました。 彼は最初にGeVにプッシュし、次に「はるかに」プッシュするつもりです。

ミニビッグバン

長期的には大粒子加速器と競合する可能性のあるこの開発と同時に、ジェラール・モロウ氏は、得られた巨大な光強度のおかげで、「ボイドを割る」、つまり「どうやら何もなかったところに何か」。

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実際には、それは魔法の操作の問題ではなく、「単に」、見えないものを出現させることです。 理論上の目的は、1030 W / cm2の強度です。 この値を取得するために、物理学者は真空を誘電体、つまり絶縁体と見なします。 強度が高すぎるとコンデンサが「スナップ」するのと同じように、「真空をクラック」する可能性があります。

しかし、それではどうなるでしょうか。 どんな奇妙な粒子がボイドから湧き出るでしょうか? ここでも、謎が解かれています。 それは電子-ポジトロンカップルになります。 粒子とその反粒子は最も軽く、したがってアインシュタインの公式によれば、出現するのに必要なエネルギーが最も少なくなります。 そして、この最小値もよく知られています:1,022MeV。

したがって、すべてが実験室の真空から最初に現れる準備ができているように見えます。 このミニビッグバンは、1030 W / cm2より前に発生する可能性もあります。 Mourou氏は、X線またはガンマ線を使用することで、このしきい値を約1023〜1024 W / cm2に減らすことができると考えています。 これはまさに今後数年間のLOAの目的です。

LeMondeの19.10.05版に掲載された記事

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