Kunne vakuumfysikken afsløres af laserdrevne mikrobobler?

Et vakuum menes generelt at være et tomt rum. Men faktisk, et vakuum er fyldt med virtuelle partikel-antipartikelpar af elektroner og positroner, der kontinuerligt skabes og tilintetgøres på ufatteligt korte tidsskalaer.

Jagten på en bedre forståelse af vakuumfysik vil føre til belysning af grundlæggende spørgsmål i moderne fysik, som er integreret i at optrevle rummets mysterier, såsom Big Bang. Imidlertid, den laserintensitet, der kræves for at tvangsadskille de virtuelle par og få dem til ikke at fremstå som virtuelle partikler, men som rigtige partikler, ville være 10 millioner gange højere end den nuværende laserteknologi er i stand til. Denne feltintensitet er den såkaldte Schwinger-grænse, opkaldt for et halvt århundrede siden efter den amerikanske nobelpristager Julian Schwinger.

I 2018, forskere ved Osaka University opdagede en ny mekanisme, som de kaldte en mikrobobleimplosion (MBI). I MBI'er, super-høj-energi brint-ioner (relativistiske protoner) udsendes i det øjeblik, hvor bobler krymper til atomstørrelse gennem bestråling af hydrider med mikron-størrelse sfæriske bobler ved ultraintens, ultrakorte laserpulser.

I dette studie, gruppen ledet af Masakatsu Murakami bekræftede, at under MBI, et ultrahøjt elektrostatisk felt tæt på Schwinger-feltet kunne opnås, fordi mikronstore bobler indlejret i et fast hydridmål imploderer for at få nanometer-størrelse ved ionisering.

Fra 3D-simuleringerne udført ved Osaka University Institute of Laser Engineering, de fandt også, at tætheden under den maksimale komprimering af boblen når op på flere hundrede tusinde til 1 million gange fast massefylde. Ved denne tæthed, noget, der ikke er større end en sukkerknald, ville veje et par hundrede kilo. Energitætheden ved boblecentret viste sig at være omkring 1 million gange højere end ved solen. Disse forbløffende tal er blevet anset for at være umulige at opnå på Jorden. Deres forskningsresultater blev offentliggjort i Plasmas fysik .