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激光未来将接近或达到“击穿”真空的强度

导读: 日前,来自中科院物理所等机构的科研人员,首次研究了磁场效应对局域化的超临界电场下正负电子对产生过程的影响。

  日前,来自中科院物理所等机构的科研人员,首次研究了磁场效应对局域化的超临界电场下正负电子对产生过程的影响。相关成果发表在《物理评论快报》上。

  1928年,英国物理学家狄拉克提出了著名的“狄拉克方程”,并因此获得诺贝尔奖。在“狄拉克方程”推导出的预言中,“强场下真空中是否能够激发出正负粒子对”一直未得到证实。

  科学家通过重离子对撞、电子束和强激光碰撞等实验,已证实了正负电子对的产生。但到目前为止,由强光场直接引起的真空击穿和相应的正负电子对产生过程的实验还未能实现,主要原因是目前激光系统的最大强度不足以直接“击穿”真空。

  据中科院物理所光物理实验室强激光高能量密度物理组的研究人员介绍,对于这一重要问题,理论和数值方面已得到了非常有意义的结果,但大部分工作只考虑了电场而并没有考虑磁场效应。而在真实情况下,激光中是同时存在着电场和磁场的。

  研究人员通过运用基于量子场论的非微扰精确数值模拟,发现如果考虑磁场的效应,即使激光达到能击穿真空的强度,仍无法持续产生正负电子对。而且,随着磁场宽度的增加,产生的粒子数目会随着时间出现用已知公式都无法描述的震荡效应。

  据介绍,该研究的模型更接近真实情况,进一步加深了对外场在正负粒子对产生过程中所起到的效应及其内部物理机制的理解。

  相关研究人员表示,可以预期,在不久的将来,激光就可接近甚至达到“击穿”真空并自发产生正负电子对的强度,在避免其他效应的情况下,对超临界场产生正负粒子对的过程进行直接检验。如果能实现,将是人类首次证实光可以直接转化成为物质,即爱因斯坦的能质公式E=mc2,这对物理学发展所带来的影响将不可估量。

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