Fysiker närmar sig att bygga lasrar som är tillräckligt kraftfulla för att rippa material ur ett vakuum.
Enligt en rapport som publicerades 24 januari i tidskriften Science, är ett team av kinesiska forskare redo att börja bygga i år på en 100-petawatt laser i Shanghai, känd som Station of Extreme Light, eller SEL. Det placerar dem framför ett brett fält av forskare runt om i världen som arbetar för att förverkliga en förutsägelse som publicerades i tidskriften Physical Review Letters 2010 av ett team av amerikanska och franska fysiker att en tillräckligt kraftfull laser kan få elektroner att dyka ut av ett vakuum.
Det kan tyckas konstigt att föreställa sig att elektroner kan visas ur tomt utrymme. Men det är mycket mer meningsfullt mot bakgrund av ett konstigt påstående om kvantelektrodynamik: "Tomt" utrymme är inte alls tomt, utan snarare består av tätt packade par material och antimateria. Dessa par fyller tätt mellanrummen mellan allt, kvantelektrodynamik säger - de interagerar bara inte på något märkbart sätt med resten av universum, eftersom de avbryter varandra.
Så det är lättare att tänka på att den kinesiska lasern inte så mycket skapar materia, eftersom den kommer in i världen som människor kan uppfatta. Dess kraftfulla energipulser kommer att få elektroner att skilja sig från sina antimateriella tvillingar, positroner, på sätt som forskare kan upptäcka.
Att bygga en laser som är tillräckligt kraftfull för att göra detta är dock en svår (och dyr) teknisk utmaning. Som Science rapporterade är hundra petawatt cirka 10 000 gånger mer energi än i alla världens elektriska nät tillsammans.
En mindre kinesisk laser, Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, skulle kunna uppnå 10 petawatt i slutet av detta år. (Det är 1 000 gånger kraften i alla världens nät.) Så hur kan lasrar nå dessa enorma effektnivåer?
Som författarna till rapporten i tidskriften Science förklarade är makt en funktion av två saker: energi och tid. Släpp en joule energi under en sekund, och det är 1 watt. Släpp en joule under en timme, och det är bara 0,28 milliwatt (28 hundra tusendels watt). Men släpp din joule på bara 1 miljon sekund, och det är 1 miljon watt, eller 1 megawatt.
Alla superkrafta lasrar förlitar sig på något eller annat sätt på att släppa stora mängder energi under korta tidsperioder, förstärka den och böja strålarna så att all den energin når sitt mål under en ännu kortare tid, vetenskapen artikel rapporterad.
År 2023 kunde SEL träffa mål bara 3 mikrometer (3 miljoner meter av meter, eller bredden på en E coli bakterie) över med 100 petawatt kraft, enligt rapporten i Science.
För mer tekniska detaljer om hur denna laser skulle fungera, hur andra laserprojekt runt om i världen jämför och varför USA ligger så långt efter, kolla in Science fullständiga rapport.
