真空是空的么?

  2019年03月15日 10:46
  来源:科学大院

从”真空即空无一物“到”超强激光诱导真空无中生有“,人类对自己所处世界的探索从未停止,也许宇宙就是从真空的量子涨落中诞生并演变成现在的样子的。

真空,是千百年来人类不断探索的问题,也是物理学最古老最基本的问题之一。2000多年前,古希腊哲学家德谟克利特提出原子论,认为原子以外的空间本质上就是“真空”。而亚里士多德则是真空的反对者,在他的设想中,“以太”填满了整个空间,因此宇宙中并没有绝对的真空。此后,真空和以太两大阵营的争论不断。

在经典物理图像中,真空的确空无一物,完全免疫于外部施加的任何力场,也不与任何物质形态相互作用。直到20世纪上半叶,随着相对论与量子理论结合以及量子场论的建立,才真正揭开了真空的神秘面纱。

根据量子场论的解释,所有粒子都是场的量子化,真空的本质就是量子场的基态。真空中虽然不存在任何实粒子,但由于量子涨落,时时处处充满了虚粒子的产生和湮灭。这些虚粒子以正反粒子成对的方式出现,并在极短的时间内再次湮灭,就像沸水中的气泡,在量子电动力学(QED)真空中,这样的气泡就是虚电子-正电子对。

然而,与量子真空相关的物理现象非常微弱,且时间、空间尺度很小,只有在极端物理环境中才会被诱导出来,并通过极其精密的实验测量才可能观测到。

以典型QED真空双折射效应为例,当一束超强激光在真空中传播时会激发虚正负电子对并对它们产生作用,使这些虚电子对重新以更有序的方式排列,从而对场产生一种屏蔽效果,结果导致真空看上去就像一种特殊的介质,物理学家将其称为QED真空极化。极化后的真空折射率会在两个不同方向上产生不一样的变化,导致真空双折射效应,从而使一束线偏振探针激光穿过被极化的真空之后变成椭圆偏振。这种现象为物理学家实验探索强场QED真空提供了可能。

既然真空中充满了虚粒子对,那么有没有可能将这些虚粒子对激发成实粒子,即在真空中直接产生物质呢?理论上在QED真空,可以在虚电子-正电子对重新湮灭之前,通过超强激光场施加外部作用力将它们分开,从而让这一对虚粒子变成实粒子保留下来。但研究表明,在真空中直接利用超强激光打出正负电子对所需要的激光强度比目前实验室最强的激光要强一千万倍。

一个可能的方法是将高能电子束与超强激光对撞,由于相对论效应,在电子束运动的参考系中,激光场强度可以得到极大增强,从而达到产生正负电子对的条件。物理学家还找到了其他能在实验室间接实现产生正负电子对的方法,例如中国科学院上海光学精密机械研究所已通过超强激光打靶实验产生了电子与正电子。

按照真空的思路大胆想象,我们的宇宙或许原本就是一顿从无到有的“免费午餐”,从真空的量子涨落中产生,逐渐变成现在的样子。利用超短超强激光也许能够帮助我们更深刻地理解真空的本质。

责任编辑:林茹
每天给你呈现一个新鲜的
 三亚

三亚日报官方微信号:
syrbgfwx
官方微信
英文微信
官方微博
官方抖音
相关新闻


    • 玻利维亚足球主裁赛中突发心脏病 送院后不治身亡
      原标题:玻利维亚足球主裁赛中突发心脏病,送院后不治身亡[环球网报道实习记者温家越]北京时间5月20日凌晨3时,玻利维亚甲级联赛第25轮中,阿尔韦斯瑞迪(AlwaysReady)在主场迎战东方石油(OrientePetrolero)。比赛现场截图图源:推特“今日俄罗斯”(RT)20日报道称,发布在社交媒体的视频显示,乌尔塔多在球场心脏病发的那一刻,两队球员和医务人员都赶来帮助他,但于事无补。然而,在比赛第47分钟时,主裁判乌尔塔多突发心脏病倒地不起,被送往医院后又发生第二次心脏病,最终不治身亡,年仅31岁。
    • 炮兵跨海拔机动 雪山下脚实弹射击场面震撼
      图片来源:中国军网。
    • “5·20”扎堆迎幸福,昨日三亚共有320对新人领证(图)
      刚领完证,穿着情侣装的林先生和郑小姐甜蜜地自拍秀结婚证,为了赶在这个好日子领证,他们还特意跟单位请了假。通讯员陈文武本报记者袁永东摄本报讯(记者黄珍)“2019·520”谐音为“爱你要久,我爱你”,不少年轻人选择在这一天登记结婚。三亚日报记者从市民政局婚姻登记处了解到,5月20日,三亚共有320对新人办理婚姻登记,创三亚单日结婚登记数量最高纪录。
    • 老天爷“高烧不退” 市民防暑有妙招(图)
      5月20日下午,三亚气温仍然较高,路面温度持续升腾。三亚市民游客是如何防暑降温的?
    • 三亚职院学生展示各类职业教育成果与学员风采(图)
      学生们现场演示、比拼烹饪技艺、汽车维修、会计实操、艺术插花、美妆展示等,展示教育成果、专业技能与学员风采。据悉,每年5月第二周是海南省职业教育活动周,今年的主题是“迎祖国七十华诞展职教时代风采”。当天,该校职教活动周暨校园开放日活动举办,旨在让社会各界进一步了解职业院校,提升社会各界对职业教育的认同度。


    • 三亚职院学生展示各类职业教育成果与学员风采(图)
      学生们现场演示、比拼烹饪技艺、汽车维修、会计实操、艺术插花、美妆展示等,展示教育成果、专业技能与学员风采。据悉,每年5月第二周是海南省职业教育活动周,今年的主题是“迎祖国七十华诞展职教时代风采”。当天,该校职教活动周暨校园开放日活动举办,旨在让社会各界进一步了解职业院校,提升社会各界对职业教育的认同度。
    • 三亚9路公交车上有这样一位爱“管闲事的弱女子”(图)
      最近她又多了一个“身份”,当得知自己成为第七届海南省见义勇为道德模范候选人时,杨桂秀心情很激动,“保障乘客个人和财产安全,是我作为一名公交司机最大的责任,是动力也是压力,感觉自己的责任更大了,希望以后能够发挥模范带头作用,带动身边的人一起努力。她就是现年54岁的杨桂秀,从事公交车司机10余年来,不畏惧歹徒,多次勇擒小偷,甘当守护乘客财产安全的“保护神”,用自己的勇敢之举,谱写了一曲见义勇为的英雄之歌。2015年度:荣获“全国见义勇为司机”称号2016年度:荣获“最美三亚人”称号2017年度:荣获“三亚市见义勇为道德模范”称号2019年度:荣获“三亚最美旅游人”称号她是个普通的公交车司机,也是多次出现在三亚媒体上的新闻人物,最早可以追溯到2014年11月17日《三亚日报》刊登的《紧抓窃贼一声吼:“拿出来。
    • “5·20”扎堆迎幸福,昨日三亚共有320对新人领证(图)
      刚领完证,穿着情侣装的林先生和郑小姐甜蜜地自拍秀结婚证,为了赶在这个好日子领证,他们还特意跟单位请了假。通讯员陈文武本报记者袁永东摄本报讯(记者黄珍)“2019·520”谐音为“爱你要久,我爱你”,不少年轻人选择在这一天登记结婚。三亚日报记者从市民政局婚姻登记处了解到,5月20日,三亚共有320对新人办理婚姻登记,创三亚单日结婚登记数量最高纪录。
    • 老天爷“高烧不退” 市民防暑有妙招(图)
      5月20日下午,三亚气温仍然较高,路面温度持续升腾。三亚市民游客是如何防暑降温的?
    • 海棠区多家景区“中国旅游日”打“文化牌”吸引眼球(图)
      活动当天,海棠区旅游和文化广电体育局还组织志愿者在水稻国家公园、蜈支洲岛、免税店开展“文旅融合·美化生活”5·19中国旅游日主题活动。除了加入本土文化特色,各个景区、酒店也纷纷推出符合节日主题的降价、免费等优惠活动。这里是海棠区旅游和文化广电体育局在节日期间设置的爱心扶贫小集市,北山村黎锦等代表本土特色小商品在此展览促销,备受游客青睐。

  • 关于三亚新闻网  |  广告服务  |  诚聘英才  |  投稿中心  |  网站导航  |  设为首页  |  版权声明  |  联系我们
    Copyright © 2019 SanyaNews Corporation, All Rights Reserved
    三亚日报社 版权所有