I fisici si stanno avvicinando alla costruzione di laser abbastanza potenti da strappare la materia dal vuoto.
Secondo un rapporto pubblicato il 24 gennaio sulla rivista Science, un team di scienziati cinesi si sta preparando per iniziare la costruzione quest'anno su un laser da 100 petawatt a Shanghai noto come Stazione di Luce Estrema, o SEL. Ciò li pone in prima fila in un ampio campo di scienziati in tutto il mondo che stanno lavorando per realizzare una previsione pubblicata sulla rivista Physical Review Letters nel 2010 da un team di fisici americani e francesi secondo cui un laser sufficientemente potente potrebbe far apparire gli elettroni di un vuoto.
Potrebbe sembrare strano immaginare che gli elettroni possano apparire fuori dallo spazio vuoto. Ma ha molto più senso alla luce di una strana affermazione dell'elettrodinamica quantistica: lo spazio "vuoto" non è affatto vuoto, ma piuttosto è costituito da coppie densamente impacchettate di materia e antimateria. Quelle coppie riempiono strettamente le lacune tra ogni cosa, afferma l'elettrodinamica quantistica - semplicemente non interagiscono in modo evidente con il resto dell'universo, perché si annullano a vicenda.
Quindi è più facile considerare che il laser cinese non creerà così tanto la materia, poiché causerà l'ingresso nel mondo che gli umani possono percepire. I suoi potenti impulsi di energia indurranno gli elettroni a separarsi dai loro gemelli di antimateria, i positroni, in modo che i ricercatori possano rilevare.
Costruire un laser abbastanza potente per farlo, tuttavia, è una sfida tecnica difficile (e costosa). Un centinaio di petawatt, come riportato da Science, è circa 10.000 volte più energia di quanta ce ne sia in tutte le reti elettriche del mondo messe insieme.
Un laser cinese più piccolo, lo Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, potrebbe raggiungere 10 petawatt entro la fine di quest'anno. (È 1.000 volte la potenza di tutte le reti del mondo.) Quindi come possono i laser raggiungere questi enormi livelli di potenza?
Come hanno spiegato gli autori del rapporto sulla rivista Science, il potere è una funzione di due cose: energia e tempo. Rilascia un joule di energia nel corso di 1 secondo, ovvero 1 watt. Rilascia un joule nel corso di 1 ora, ovvero 0,28 milliwatt (28 millesimi di watt). Ma rilascia quel joule in appena 1 milionesimo di secondo, e questo è 1 milione di watt, o 1 megawatt.
Tutti i laser superpotenti si affidano in un modo o nell'altro a rilasciare grandi quantità di energia in brevi periodi di tempo, amplificandola e piegando i raggi in modo tale che tutta quell'energia arrivi al suo obiettivo nel corso di un periodo di tempo ancora più breve, la Scienza articolo riportato.
Entro il 2023, il SEL poteva colpire bersagli a soli 3 micrometri (3 milionesimi di metro o la larghezza di un E. coli batterio) attraverso con 100 petawatt di potenza, secondo il rapporto di Science.
Per maggiori dettagli tecnici su come funzionerebbe quel laser, come si confrontano gli altri progetti laser in tutto il mondo e perché gli Stati Uniti sono in ritardo rispetto al passato, controlla il rapporto completo di Science.
