Il vuoto quantistico può essere studiato con il laser
Conoscere la posizione esatta di una particella, per esempio, non ne determina la velocità. I laser possono concentrare energie elevate in volumi molto piccoli, il che li rende delle ottime sonde di effetti quantistici. Il progetto QPQV (Quantum plasmas and the quantum vacuum: New vistas in physics) ha studiato le interazioni tra laser ad alta intensità e materia quantistica, e ha lavorato per sviluppare modelli in grado di descriverne il moto collettivo. Il progetto ha dimostrato che l’influenza del vuoto quantistico, con le proprie fluttuazioni intrinseche, può essere rilevata utilizzando gli attuali sistemi laser a elevata potenza. In particolare, la collisione tra luce e luce, ritenuta impossibile nella fisica classica, risulta essere osservabile. L’effetto affascinante, detto Unruh, consente di misurare sotto accelerazione una temperatura finita sebbene la temperatura sia pari a zero nel sistema non accelerato. Ciò è stato dimostrato essere possibile anche mediante l’utilizzo di laser ad alta intensità. Il vuoto quantistico può essere una fonte di materia e anti-materia, attraverso un meccanismo chiamato processo di Schwinger. La produzione di coppia materia-antimateria necessita di intensità di luce ben superiori a quelle disponibili mediante fonti convenzionali. È stata studiata la possibilità di produrre coppie utilizzando campi laser, e si è scoperto che l’intensità necessaria per la produzione di coppia dovrebbe essere realizzabile mediante l’impiego di laser. Sono stati sviluppati modelli per descrivere le interazioni osservate al fine di ottenere una più profonda comprensione dei sistemi quantistici collettivi. Le tecniche di simulazione numeriche vengono utilizzate per studiare gli effetti relativistici, quantistici e statistici della luce laser ad alta intensità. I risultati del progetto potrebbero inoltre essere utilizzati per prevedere le limitazioni dei sistemi laser di nuova generazione in un prossimo futuro.
Parole chiave
Vuoto, quantistica, laser, modello, Unruh, antimateria, processo di Schwinger
