Некоторое время назад мы обсуждали понятие физического вакуума. Говорили, что если в каком-то объеме пространства отсутствует вещество, а всевозможные поля в нем имеют минимум энергии, то в пространстве таком наблюдается максимально возможный штиль. Он же физический вакуум.
Однако и у штиля есть флуктуации, и в результате их могут даже порождаться какие-то там частицы, которые никто никогда не видел, но они вот точно есть. Для верности частицы такие были названы виртуальными.
Но что же будет, если физический вакуум мы населим не слабенькими и ровненькими, а очень даже напряженными полями? Станут ли виртуальные частицы реальными?
Этим вопросом занимался в середине 20-го века американский ученый Джулиан Швингер. В частности, его интересовала зависимость вероятности рождения пары частица–античастица от напряженности электрического поля в пространстве. Его расчеты показывали, что вероятность образования пары становится существенной при напряженности электрического поля от 10¹⁶ В/см.
Много это или мало? При напряженности порядка 3×10⁴ В/см происходит пробой воздуха и рождается молния. Напряженность поля, удерживающего электрон в атоме водорода, составляет около 5×10⁹ В/см. Из этих примеров можем заключить, что критическое значение напряженности, выведенное Швингером, не просто большое, а колоссальное. Недостижимое.
Таким образом, с тем, чтобы явить миру новые частицы при помощи полей, есть пока «некоторые сложности». Но может, мы можем чем-то еще повозмущать пространство, чтобы понаблюдать рождение пар?
Оказывается, что можем. Можно пульнуть лазером высокой интенсивности и посмотреть, что будет. Тем более что с лазерами уже много лет все довольно хорошо. Они мощные и точные. Например, сегодня достигается мощность лазера 10²² Вт/см². Правда, его время работы всего несколько фемтосекунд (10⁻¹⁵ с), и он может выдать всего несколько импульсов за это время.
Если бы мы могли собрать все кванты, которые в полдень одномоментно «врезаются» во всю поверхность пустыни Гоби, то такое количество света было бы сопоставимо с импульсом этого лазера.
Так вот, на сегодня наибольшие надежды на наблюдение рождения пары только в результате возмущения полей (без ускорителей, без столкновений) возлагаются на такие лазер-шоу. Делать материю из нематерии – очень сложно.