ستؤدي شدة الليزر إلى خروج المادة من الفراغ ميشال البرغنتي
الكلمات المفتاحية: الطاقة ، الفراغ ، المادة ، الخلق ، الجسيمات ، المادة المضادة
سيرة المعادلة E = mc 2 بعيدة عن الاكتمال. الرسم التوضيحي الرائع الذي قدمه الفيلم الوثائقي الخيالي الذي بثه آرتي يوم الأحد 16 أكتوبر (سيرة معادلة E = mc2 ، بقلم غاري جونستون) قد يشهد قريبًا فصلًا جديدًا مثيرًا. في مختبر البصريات التطبيقية (LOA) ، المشترك بين المدرسة الوطنية للتقنيات المتقدمة (Ensta) ، ومدرسة البوليتكنيك و CNRS ، باليزو (إيسون) ، يقترب جيرار مورو من اللحظة التي يمكنه فيها إبراز الأمر من فراغ ...
يقول بابتهاج: "الفراغ أم كل شيء". في الحالة المثالية ، "يحتوي على كمية هائلة من الجسيمات لكل سم 3 ... والعديد من الجسيمات المضادة". من حيث مجموع الصفر الذي يؤدي إلى هذا الغياب الظاهر للمادة التي نسميها ... الفراغ. ما يتحدى تعريف القاموس الذي ، منذ القرن الرابع عشر ، يعتبر الأخير "مساحة لا تشغلها المادة". كان هذا يعد بدون المادة المضادة وبدون الصيغة الشهيرة E = mc² ، التي استنتجها ألبرت أينشتاين من النسبية الخاصة قبل مائة عام ، في عام 1905.
لماذا عكس هذه الصيغة بإنتاج مادة من فراغ؟ بالنسبة إلى جيرار مورو ، ستتنوع التطبيقات من إنشاء إلكترونيات دقيقة نسبية جديدة إلى دراسة الانفجار العظيم وإمكانية محاكاة الثقوب السوداء. يسمح ما يسميه "الضوء الشديد" بتطوير العلاج بالبروتون ، القادر على مهاجمة الأورام دون الإضرار بالخلايا المحيطة ، و "علم الأدوية النووي" وإمكانية التحكم في النشاط الإشعاعي للمادة بضغطة زر. ناهيك عن تصنيع مسرعات مضغوطة للغاية يمكنها منافسة المنشآت العملاقة في CERN في جنيف. وبالتالي فإن التحكم في الضوء بعيد كل البعد عن بلوغ حدوده. يعمل LOA مع الليزر ، وهي واحدة من أكثر النتائج إثارة للاكتشافات التي فازت بجائزة نوبل لألبرت أينشتاين في عام 1921.
لعب جيرار مورو دورًا رئيسيًا في زيادة قوة شعاع الضوء المتماسك هذا ، الذي تم الحصول عليه لأول مرة في عام 1960. في عام 1985 ، طور طريقة تسمى تضخيم النبض النقيق (CPA) (Le Monde du 8 يونيو 1990). يوضح جيرار مورو: "بين عشية وضحاها ، أنشأنا مصدرًا يقف على منضدة وكانت شدته مساوية لتركيبات بحجم ملعب كرة قدم".
موجة الأمواج
لمدة عشرين عامًا ، تعثر الفيزيائيون في ظهور ظواهر غير خطية بكثافة تبلغ حوالي 1014 واط / سم 2 (W / cm2) مما أدى إلى تدهور الموجة وتسبب في تدمير المواد الصلبة التي ولدت فيها الليزر. استخدم جيرار مورو مصادر تنتج نبضات قصيرة جدًا (بيكو ثانية ، أي 10-12 ثانية) ، كانت إحدى خصائصها احتواء نطاق واسع من الترددات. "لحل المشكلة ، قبل تضخيم النبضة ، قمنا بمدها عن طريق طلب الفوتونات" ، كما يقول الباحث الذي ، لشرح اتفاقية السلام الشامل ، يستخدم تشبيه peloton لراكبي الدراجات الذين يواجهون نفقًا. لتجنب حدوث انسداد أثناء المرور الأمامي ، من الضروري إبطاء بعض المتسابقين قبل العائق.
يفعل جيرار مورو الشيء نفسه مع الترددات. بعد فصلهما ، قام بفرض مسارات مختلفة على كل لون باستخدام محزوز الحيود. بعد تضخيم كل تردد ، "يكفي" إجراء العملية العكسية من أجل العثور على نبضة بنفس المظهر الجانبي ولكن أكثر كثافة. مع اتفاقية السلام الشامل ، بدأت الكثافة في الارتفاع مرة أخرى لتصل إلى ... 1022 واط / سم 2 اليوم ، 1024 واط / سم 2 في عام 2006.
يوضح جيرار مورو: "حتى قيمة معينة من الشدة ، يظل المكون المغناطيسي للموجة الساقطة مهملاً مقارنة بمكونه الكهربائي. ولكن من 1018 واط / سم 2 ، فإنه يمارس ضغطًا على الإلكترون. هذا الأخير ، الذي تعرض حتى ذلك الحين لـ "الانتفاخ" البسيط ، ينحرف فجأة عن طريق موجة متكسرة تحمله حتى تصل إلى سرعتها الخاصة ، أي سرعة الضوء. ثم ندخل في المنظور النسبي اللاخطي. تحول الإلكترونات الممزقة ذراتها إلى أيونات "تحاول كبح الإلكترونات ، مما يخلق مجالًا كهربائيًا مستمرًا ، أي كهروستاتيكيًا ، بكثافة كبيرة". وهكذا يتحول المجال الكهربائي المتناوب لموجة الضوء الساقط إلى مجال كهربائي مباشر.
تولد هذه الظاهرة "غير العادية" مجالًا عملاقًا يبلغ 2 تيرافولت لكل متر (1012 فولت / م). "سيرن على متر ..." ، يلخص جيرار مورو. عند 1023 واط / سم 2 ، سيصل مجال الكهرباء الساكنة إلى 0,6 بيتافولت لكل متر (1015 فولت / م) ...
للمقارنة ، يقوم مركز التسريع الخطي ستانفورد (SLAC) بتسريع الجسيمات حتى 50 جيجا إلكترون فولت (GeV) على مدى 3 كم. "من الناحية النظرية ، يمكننا أن نفعل الشيء نفسه على مسافة من قطر الشعرة" ، يؤكد الباحث. في عصره ، اعتقد إنريكو فيرمي (1901-1954) أنه للوصول إلى بيتافولت ، يجب أن يدور المسرع حول الأرض.
يتابع السيد مورو قائلاً: "تنتهي الإلكترونات التي يدفعها الضوء بسحب الأيونات خلفها". من الآن فصاعدًا ، يسحب القارب مرساة. ولَّد الضوء الأولي شعاعًا من الإلكترونات والأيونات. نجح LOA في تسريع الإلكترونات إلى طاقات تبلغ 150 ميغا إلكترون فولت (MeV) على مسافات تصل إلى بضع عشرات من الميكرونات. ينوي الدفع أولاً إلى GeV ، و "أبعد من ذلك بكثير".
بيغ بانغ ميني
في نفس الوقت الذي يشهد فيه هذا التطور الذي يمكن ، على المدى الطويل ، التنافس مع مسرعات الجسيمات الكبيرة ، يقول جيرار مورو إنه قريب جدًا ، مرة أخرى بفضل شدة الضوء الهائلة التي تم الحصول عليها ، من أجل "كسر الفراغ" ، أي الكشف عن " شيء "حيث يبدو أنه لا يوجد شيء.
في الواقع ، إنها ليست مسألة عملية سحرية ، ولكن ، "ببساطة" ، إظهار ما هو غير مرئي. الهدف النظري هو كثافة تبلغ 1030 واط / سم 2. للحصول على هذه القيمة ، يعتبر الفيزيائيون الفراغ كعزل كهربائي ، أي عازل. بنفس الطريقة التي تؤدي فيها الشدة العالية إلى "انجذاب" المكثف ، من الممكن "كسر الفراغ".
لكن ماذا سيحدث بعد ذلك؟ ما هي الجسيمات الغريبة التي ستنبثق من الفراغ؟ هنا مرة أخرى ، تم مسح اللغز. سيكون زوجان من الإلكترون والبوزيترون. الجسيم والجسيم المضاد له ، وهما الأخف وزناً ، وبالتالي تلك التي ، وفقًا لصيغة أينشتاين ، تتطلب أقل طاقة للظهور. وهذا الحد الأدنى معروف أيضًا: 1,022 MeV.
وهكذا ، يبدو كل شيء جاهزًا للمادة لتظهر لأول مرة من فراغ في المختبر. يمكن أن يحدث هذا الانفجار الكبير المصغر قبل 1030 واط / سم 2. يعتقد M.Mourou أنه باستخدام أشعة X أو أشعة جاما ، سيكون من الممكن تقليل هذه العتبة إلى حوالي 1023 إلى 1024 واط / سم 2. هذا هو بالضبط هدف LOA للسنوات القادمة.
مقال منشور في طبعة 19.10.05 من لوموند