讓空虛不再是空虛

虛空是一個即使你看不到它，也正在發生很多事情的地方。 然而，要找出到底是什麼需要如此多的能量，以至於直到最近科學家似乎還不可能研究虛粒子的世界。 當有些人陷入這種境地時，對另一些人來說，不可能是嘗試的動力。

根據量子理論，真空中充滿了在存在與不存在之間脈動的虛粒子。 它們也是完全無法檢測到的——除非我們有強大的東西來找到它們。

——瑞典哥德堡查爾姆斯理工大學的理論物理學家馬蒂亞斯·馬克倫德在《新科學家》一月號上表示，通常，當人們談論真空時，他們指的是完全空的東西。

事實證明，雷射可以顯示它畢竟不是那麼空。

統計意義上的電子

虛粒子是量子場論中的一個數學概念。 這些物理粒子透過相互作用表現出它們的存在，但打破了質量包絡原理。

虛粒子出現在理查費曼的作品中。 根據他的理論，每個物理粒子其實都是虛粒子的集合體。 物理電子其實是發射虛擬光子的虛擬電子，虛擬光子衰變成虛擬電子-正電子對，而虛擬電子-正電子對又使用虛擬光子相互作用－如此循環往復。 「物理」電子是虛擬電子、正電子、光子以及其他粒子之間不斷發生的相互作用過程。 電子的「現實」是一個統計概念。 不可能說這組粒子中的哪一個才是真正真實的。 我們所知道的是，所有這些粒子的電荷總和產生了電子的電荷（即，簡單地說，虛擬電子必須比虛擬正電子多一個），並且電子的質量總和所有粒子都會產生電子的質量。

電子-正子對是在真空中產生的。 任何帶正電荷的粒子（例如質子）都會吸引這些虛擬電子並排斥正電子（使用虛擬光子）。 這種現象稱為真空極化。 由質子旋轉的電子-正子對

它們產生小偶極子，並用電場改變質子的場。 因此，我們測量的質子的電荷不是質子本身的電荷，而是整個系統的電荷，包括虛擬對。

雷射入真空

我們認為虛粒子存在的原因可以追溯到量子電動力學（QED）的基礎，量子電動力學是物理學的一個分支，試圖解釋光子與電子的相互作用。 自從這個理論在 30 年代發展以來，物理學家一直在思考如何處理粒子的問題，這些粒子的存在在數學上是必要的，但看不到、聽不到或感覺不到。

QED 表明，理論上，如果我們創造一個足夠強的電場，伴隨它們的虛擬電子（或構成稱為電子的統計聚集體）將揭示它們的存在，並且將有可能檢測到它們。 為此所需的能量必須達到並超過稱為施溫格極限的極限，正如形像地表達的那樣，超過該極限，真空就會失去其經典特性並不再是「空的」。 為什麼沒那麼簡單呢？ 因為根據假設，所需的能量必須是世界上所有發電廠生產的總能量的十億倍。

這件事似乎超出了我們的能力範圍。 然而，事實證明，如果我們使用去年諾貝爾獎得主 Gérard Mourou 和 Donna Strickland 在 80 世紀 10 年代開發的超短、高強度光脈衝雷射技術，情況就不一定如此。 穆魯本人公開表示，這些超級雷射所達到的千兆瓦、太瓦甚至拍瓦功率創造了打破真空的機會。 他的概念體現在極光基礎設施（ELI）項目中，該項目由歐洲基金支持並在羅馬尼亞開發。 布加勒斯特附近有兩座 XNUMX 拍瓦雷射，科學家希望利用它們來克服施溫格極限。

然而，即使有可能克服能量限制，結果——以及最終在物理學家眼中出現的結果——仍然非常不確定。 就虛粒子而言，研究方法開始失效，計算也不再有意義。 簡單的計算還表明，兩個 ELI 雷射器產生的能量太少。 即使是四個組合光束仍然比所需的少一萬倍。 不過，科學家們並沒有因此而氣餒，因為他們認為這個神奇的極限並不是一個尖銳的一次性極限，而是一個漸進的變化區域。 因此，他們希望即使能量劑量較低也能產生一些虛擬效果。

研究人員對於放大雷射光束有不同的想法。 其中之一就是以光速傳播的反射鏡和放大鏡這非常奇特的概念。 其他想法包括透過光子束與電子束或雷射光束碰撞來增強光束，據說這是由中國上海極光研究中心的科學家進行的。 大型光子或電子對撞機是一個值得觀察的新的、有趣的概念。