Spørgsmålet om tomhed


Del denne artikel med dine venner:

Laserens intensitet vil gøre materialet i vakuumet af Michel Alberganti

Nøgleord: energi, vakuum, stof, skabelse, partikler, antimatter

Biografi af ligningen E = mc 2 er langt fra fuldstændig. Laremarquable illustration givet i dokumentarfilmen fiktion udsendes af Arte søndag, kunne oktober 16 (En biografi af ligningen E = mc2, Gary Johnstone) snart opleve et spændende nyt kapitel. Hos Applied Optics Laboratory (LOA), fælles for den nationale skole af avancerede teknikker (Ensta) ved Ecole Polytechnique og CNRS, Palaiseau (Essonne), er Gérard Mourou nærmer når han vil bringe frem noget fra tomhed ...

"Ugyldig er moderen til alt," siger han med en vis jubel. I den perfekte tilstand "indeholder den en gigantisk mængde partikler pr. Cm3 ... og lige så mange antipartikler". Derfor en null sum, der fører til dette tilsyneladende mangel på materie, som vi hedder ... tomhed. Hvad udfordrer ordbordsdefinitionen, for hvilket sidstnævnte siden det fjortende århundrede er et "rum, der ikke er besat af materie". Det skulle regne uden antimatteren og uden den berømte formel E = mc², som Albert Einstein udledte fra den særlige relativitet for hundrede år siden, i 1905.

Hvorfor inverter denne formel ved at producere materiale fra tomhed? For Gérard Mourou går applikationerne fra oprettelsen af ​​en ny relativistisk mikroelektronik til studiet af Big Bang og muligheden for at simulere sorte huller. Hvad han kalder "ekstrem lys" bidrager til at udvikle proton terapi, i stand til at angribe tumorer uden at beskadige omkringliggende celler, en "nuklear farmakologi", og evnen til at styre radioaktiviteten af ​​et materiale med en knap. For ikke at nævne fremstillingen af ​​ekstremt kompakte acceleratorer, der kan konkurrere med CERN Geneva's gigantiske faciliteter. Kontrol af lys er langt fra at nå sine grænser. LOA arbejder med laseren, en af ​​de mest spektakulære resultater af de opdagelser, der gav Albert d'Einstein Nobelprisen i 1921.

Gérard Mourou spillede en stor rolle i at øge kraften i denne sammenhængende lysstråle, der blev opnået for første gang i 1960. I 1985 udviklede han en metode kaldet chirped pulsamplifikation (CPA) (World of 8 June 1990). "Over natten lavede vi en kilde, der stod på et bord, og hvis intensitet matchede det med faciliteter størrelsen af ​​et fodboldbane", siger Gerard Mourou.

Surfbølge

Fysikere snublede sidste tyve år om forekomsten af ​​ikke-lineære fænomener til intensiteten af ​​omkring 1014 W / cm2 (W / cm2), som nedbryder den bølge og forårsagede ødelæggelse af faste stoffer, der er født lasere. Gerard Mourou anvendte kilder producerer meget korte pulser (picosekund eller 10- 12 sekund), en af ​​hvis egenskaber var at indeholde en bred vifte af frekvenser. "For at løse problemet, før forstærke pulsen, vi strakt ved at bestille fotonerne," forskeren til at forklare CPA, bruger analogien med en gruppe af cyklister står over for en tunnel. For at undgå blokering under krydsning af fronten er det nødvendigt at bremse nogle ryttere før forhindringen.

Gérard Mourou fortsætter på samme måde med frekvenserne. Efter adskillelse af dem pålægges det forskellige veje til hver farve ved hjælp af et diffraktionsgitter. Efter amplifikationen af ​​hver frekvens er det "nok" til at udføre omvendt drift for at finde en pulsprofil identisk, men meget mere intens. Med CPA har intensiteten været klatret igen for at nå ... 1022 W / cm2 i dag, 1024 W / cm2 i 2006.



"Indtil en bestemt værdi af intensiteten forbliver den magnetiske komponent af den indfaldende bølge ubetydelig i forhold til den elektriske komponent, forklarer Gérard Mourou. Men fra 1018 W / cm2 udøver det et tryk på elektronen. Sidstnævnte er indtil da genstand for en simpel "svulme" pludselig fejet væk med en bølgende bølge, der styrer ham til at nå sin egen hastighed, det vil sige lysets lys. Vi indtaster så den relativistiske ikke-lineære optik. De revne elektroner omdanner deres atomer til ioner, der "forsøger at bevare elektronerne, hvilket skaber et kontinuerligt elektrisk felt, det vil sige elektrostatisk, af stor intensitet." Dette transformerer det alternerende elektriske felt af den indfaldende lysbølge til et kontinuerligt elektrisk felt.

Dette "ekstraordinære" fænomen genererer et titanisk felt af 2 teravolts pr. Meter (1012 V / m). "CERN på en meter ...", opsummerer Gérard Mourou. Ved 1023 W / cm2 vil det elektrostatiske felt nå 0,6 petavolt pr. Meter (1015 V / m) ...
Til sammenligning accelererer Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) partikler op til 50 gigaelectronvolts (GeV) på 3 km. "I teorien kan vi gøre det samme på afstand af størrelsen af ​​hårets diameter," siger forskeren. I sin tid troede Enrico Fermi (1901-1954) at for at nå frem til petavolten, skulle acceleratoren gå rundt om jorden.

"Elektronerne skubbet af lyset ender med at trække ionerne bag dem," fortsætter Mourou. Fra nu af bærer båden anker. Det oprindelige lys genererede en stråle af elektroner og ioner. LOA har formået at accelerere elektroner op til 150 mega-electronvolts (MeV) energier over afstande på et par tiere mikrometer. Han har til hensigt at skubbe først til GeV, og meget senere.

Mini Big Bang

Parallelt med denne udvikling, der i sidste ende kan konkurrere med store partikelacceleratorer, Gérard Mourou sagde, at han var meget tæt, altid takket være de enorme lysintensiteter opnået fra "knække tomrum", det vil sige, indtil " noget "hvor der ikke var noget i udseende.

I virkeligheden er det ikke en magisk operation, men "simpelthen" for at afsløre, hvad der var usynligt. Teoretisk mål er en intensitet af 1030 W / cm2. For at opnå denne værdi betragter fysikere vakuumet som en dielektrisk, det vil sige en isolator. På samme måde som en for stærk intensitet "snaps" en kondensator, er det muligt at "slam vakuumet".

Men hvad vil der da ske? Hvilke mærkelige partikler vil komme fra tomhed? Her igen er mysteriet forældet. Det bliver et elektron-positron-par. En partikel og dens antipartikel, som er de letteste og derfor dem, der ifølge Einsteins formel vil kræve, at den mindste energi forekommer. Og dette minimum er også perfekt kendt: 1,022 MeV.

Således virker alting klar til materiel for at gøre sit første udseende fra et vakuum i et laboratorium. Denne mini-Big Bang kunne endda ske før 1030 W / cm2. Mr. Mourou mener, at ved at bruge røntgenstråler eller gamma, ville det være muligt at reducere denne tærskel omkring 1023 til 1024 W / cm2. Dette er LOA's mål for de kommende år

Artikel offentliggjort i udgaven af ​​19.10.05 du Monde


kommentarer Facebook

Skriv en kommentar

Din e-mail-adresse vil ikke blive offentliggjort. Påkrævede felter er markeret med *