雷射光束能與空無一物的空間相互作用嗎?光能偏轉自身嗎?這些並非科幻概念,而是科學家們如今正在以驚人的精確度建模的真實量子效應。
英國物理學家開發出一種算法,能夠計算高能光子如何與真空中的虛粒子相互作用。這些粒子受量子力學定律支配,不斷出現和消失,有效地創造了一個充滿活動的海洋。
創建的模擬器可以預測當光穿過晶體和強磁場區域時產生的複雜效應。該算法內置於OSIRIS软件包中,該软件包廣泛用於模擬高功率雷射器。
這項研究不僅僅是理論性的。這些計算正在成為未來十年開發高功率雷射器的基礎,並將有助於研究以前只能猜測的量子效應。
牛津大學彼得·諾里斯教授表示:「這些計算不僅從學術角度來看很重要,而且因為它們可以幫助通過實驗證實我們迄今為止只能猜測的量子效應。」
事實證明,光在真空中的行為遠非簡單。在高能量下,會出現奇異的效應:光子可以散射「看不見」的物體,偏離其路徑,甚至相互作用。這帶來了問題,但也為科學家提供了進行新發現的機會,例如產生正電子和其他反物質粒子。
牛津大學科學家約翰·齊斯金指出:「我們的算法為真空的量子世界打開了一扇窗戶。我們已經能夠模擬雷射光束在晶體中碰撞時發生的所有關鍵現象。這是通往理解光本身內部更複雜結構的開端。」
真空(源自拉丁語vacuum - 空)是指沒有物質的空間。在技術和應用物理學中,介質是指壓力遠低於大氣壓力的環境。