Materiją galima sukurti iš vakuumo?

Ar kirstumėte lažybų, jog iš visiško nieko (absoliučios tuštumos) neįmanoma nieko sutverti? Oponentais tokiose lažybose jums tikrai norėtų būti Mičigano universiteto (JAV) mokslininkai. „Teoriškai kalbant, esant tam tikroms sąlygoms, įmanoma iš vakuumo išgauti elementariųjų dalelių“, – tvirtina jie.

Mičigano universiteto fizikai apskaičiavo, jog teoriškai vakuumą įmanoma suskaidyti į medžiagą ir antimedžiagą. Tereikia ultra intensyvaus lazerio, 3 km ilgio dalelių greitintuvo ir... kūrybinio požiūrio (konkrečiau – įsivaizduoti, jog tai, kas yra „niekas“, iš tiesų yra „kažkas“).

Pirmasis žingsnis, siekiant perprasti jų idėją – pamėginti kitu kampu pažvelgti į vakuumą. „Įsivaizduokite, kad tai – ne tuštuma, o tobulas materijos ir antimaterijos junginys, – siūlo Mičigano universiteto galvočiai. – Kitaip tariant, vakuumas – ne tuštuma, o tampriai susijungę dalelės ir antidalelės. Jų tankis yra neįsivaizduojamai didelis, tačiau mes jų matyti ar kaip nors kitaip užfiksuoti negalime, nes jų regimosios savybės anuliuoja vienos kitas. Tokią prielaidą yra iškėlęs fizikas Polas Dirakas (Paul Dirac).“

Tyrėjai išvedė aibę naujų lygčių, ir priėjo pritrenkiamą išvadą, kad itin aukšto intensyvumo lazerio impulsas galėtų tas daleles atplėšti viena nuo kitos, ir tuo pačiu „išplėšti“ iš vakuumo „nebūties“. Taip iš tuštumos atsirastų savarankiškos elementariosios dalelės ir antidalelės. Žinoma, prasidėtų grandinė reakcija, kurią būtų galima išnaudoti naujų dalelių ir antidalelių generavimui.

Kokiu būdu? „Suformavus intensyvų elektromagnetinį lauką, anihiliacijos procesas galėtų tapti naujų dalelių šaltiniu, – pasakoja vienas iš skaičiavimų autorių Džonas Nysas (John Nees). – Kai medžiaga ir antimedžiaga viena kitą anihiliuoja (sugeria), kartu su kitais procesais įvyksta ir gama fotonų išsiskyrimas. Šios didele energija pasižyminčios šviesos dalelės gali generuoti papildomus elektronus ir pozitronus (elektronų antidaleles).

„Jei elektronas sugeba per labai trumpą laiką virsti trimis dalelėmis, tai reiškia, kad ši dalelė nebėra elektronas, – samprotauja I. Sokolovas. – Elektrono teorija grindžiama faktu, jog ši dalelė elektronu išlieka per amžius. Tačiau mūsų skaičiavimuose kiekviena krūvį turinti dalelė tampa trijų dalelių ir keleto fotonų junginiu.“

Taigi, mokslininkų matematiniai skaičiavimai rodo, jog iš tuštumos galima išgauti naujų elektronų, o pastaruosius galima „įkalbėti“ tapti kuria nors iš kitų dalelių. Galų gale, atlikus tokį triuką, dalelių bus daugiau, nei buvo prieš mėginant jį atlikti.

„Dabar galime skaičiavimais įrodyti, kaip įmanoma iš vienut vienintelio elektrono gauti kelis šimtus dalelių, – teigia rusų kilmės inžinierius Igoris Sokolovas, skaičiavimus atlikęs su kolegomis D. Nysu ir Džerardu Moro (Gerard Mourou). – Spėjame, kad tokie procesai gali vykti netoli pulsarų ir neutroninių žvaigždžių.“

Patys mokslininkai savo darbą vertina kaip teorinį proveržį fizikoje. Beje, jie brėžiniuose jau sukūrė įrenginį su ultravioletinių spindulių lazeriu HERCULES, kuriame teorinius skaičiavimus būtų galima mėginti pagrįsti praktiškai. Tokį lazerį reikėtų sumontuoti dalelių greitintuve. Mokslininkai galėtų naudoti Stenfordo universiteto „SLAC NATIONAL Accelerator Laboratory“ dalelių greitintuvą, tačiau kol kas jokie infrastruktūros pokyčiai nėra planuojami.

I. Sokolovo nuomone, šis atradimas būtų itin svarbus ir iš filosofinės perspektyvos.

„Tai reikštų, jog radome atsakymą į fundamentalų klausimą „Kas yra vakuumas?“ arba „Kas yra niekas?“, – pabrėžia mokslininkas. – O tai yra svarbu ne tik teorinėje fizikoje, bet ir mūsų filosofiniam pasaulio (tikrovės, gyvenimo, net kai kurių religinių klausimų, pvz., ar galėjo pasaulis atsirasti iš niekur) suvokimui.“

Straipsnis apie mokslininkų gautus rezultatus „Pair Creation in QED-Strong Pulsed Laser Fields Interacting with Electron Beams“ spausdinamas žurnale „Physical Review Letters“.