Problema golului


Distribuiți acest articol cu ​​prietenii dvs.:

Intensitatea laserului va face materialul de vid de Michel Alberganti

Cuvinte cheie: energie, vid, materie, creație, particule, antimaterie

Biografia ecuației E = mc 2 este departe de a fi completată. ilustrare Laremarquable dat în ficțiune documentar difuzat de Arte pe duminică, octombrie 16 (O biografie a ecuației E = mc2, Gary Johnstone) ar putea avea în curând un nou capitol interesant. La Applied Optics de laborator (LOA), comun la Școala Națională de tehnici avansate (ENSTA) la Ecole Polytechnique și CNRS, Palaiseau (Essonne), Gérard Mourou se apropie atunci când el va aduce materie din goliciune ...

"Void este mama tuturor lucrurilor", spune el cu o anumită jubilație. În stare perfectă, "conține o cantitate gigantică de particule pe cm3 ... și la fel de multe antiparticule". Prin urmare, o sumă zero care duce la această absență aparentă de materie pe care o numim ... goliciune. Ce provocare definește dicționarul pentru care, din secolul al XIV-lea, acesta din urmă este un "spațiu care nu este ocupat de materie". Trebuia să număra fără antimaterie și fără celebra formulă E = mc², pe care Albert Einstein a dedus din relativitatea specială cu o sută de ani în urmă, în 1905.

De ce inversează această formulă prin producerea de materie din gol? Pentru Gérard Mourou, aplicațiile vor merge de la crearea unei noi microelectronice relativiste la studiul Big Bang-ului și posibilitatea de a simula găurile negre. Ceea ce el numește "lumină extremă" face posibilă dezvoltarea terapiei protonice, capabilă să atace tumorile fără a distruge celulele înconjurătoare, o "farmacologie nucleară" și capacitatea de a controla radioactivitatea unui material cu un singur buton. Să nu mai vorbim de fabricarea de acceleratoare extrem de compacte care pot concura cu facilitățile gigantice ale CERN Geneva. Controlul luminii este departe de a-și atinge limitele. LOA lucrează cu laserul, una dintre cele mai spectaculoase realizări ale descoperirilor care au câștigat Albert d'Einstein Premiul Nobel la 1921.

Gérard Mourou a jucat un rol major în creșterea puterii acestei raze coerente de lumină obținută pentru prima dată în 1960. În 1985, a dezvoltat o metodă numită amplificare pulsată craniană (CPA) (The World of 8 iunie 1990). "În timpul nopții, am făcut o sursă care stătea pe o masă și a cărei intensitate corespundea cu cea a facilităților de dimensiunea unui teren de fotbal", spune Gerard Mourou.

Val Surf

Fizicienii poticnit ultimii douăzeci de ani, la apariția fenomenelor neliniare la intensitățile de aproximativ 1014 W / cm2 (W / cm2), care degradează valul și a provocat distrugerea solidelor care au născut lasere. Gerard Mourou a folosit surse care produc impulsuri foarte scurte (picosecunde sau 10- 12 a doua), unul dintre cărui caracteristici a fost să conțină o gamă largă de frecvențe. „Pentru a rezolva problema, înainte de amplificarea pulsul, ne-am întins prin comanda fotonii“, cercetătorul pentru a explica CPA, folosește analogia unui grup de cicliști se confruntă cu un tunel. Pentru a evita blocarea la o întâlnire față, încetini unele alergători înainte de obstacol.

Gérard Mourou continuă în același mod cu frecvențele. După ce le separăm, impune căi diferite pentru fiecare culoare folosind o rețea de difracție. După amplificarea fiecărei frecvențe, este suficient să efectuați operația inversă pentru a găsi un profil de puls identic, dar mult mai intens. Cu CPA, intensitatea a urcat din nou pentru a ajunge la ... 1022 W / cm2 astăzi, 1024 W / cm2 în 2006.



"Până la o anumită valoare a intensității, componenta magnetică a undei incidentului rămâne neglijabilă în comparație cu componenta sa electrică, explică Gérard Mourou. Dar de la 1018 W / cm2, exercită o presiune asupra electronului. Cel de-al doilea, până atunci supus unei simple "umflături", este brusc măturat de un val în creștere care-l împinge să-și atingă viteza proprie, adică cea a luminii. Apoi intrăm în optica relativistă neliniară. Electronii sfâșiți își transformă atomii în ioni care "încearcă să rețină electronii, ceea ce creează un câmp electric continuu, adică electrostatic, cu o intensitate considerabilă". Aceasta transformă câmpul electric alternativ al undei incidentului de lumină într-un câmp electric continuu.

Acest fenomen "extraordinar" generează un câmp titanic de terafolți 2 pe metru (1012 V / m). "CERN pe un metru ...", rezumă Gérard Mourou. La 1023 W / cm2, câmpul electrostatic va ajunge la 0,6 petavolt pe metru (1015 V / m) ...
Pentru comparație, Centrul Accelerator Linear de la Stanford (SLAC) accelerează particulele de până la 50 gigaelectronvolts (GeV) pe 3 km. "Teoretic, putem face la fel la o distanță de ordinul diametrului părului", spune cercetătorul. În timpul său, Enrico Fermi (1901-1954) credea că pentru a ajunge la petavolt, acceleratorul ar trebui să meargă în jurul Pământului.

"Electronii împinși de lumină ajung să tragă ionii în spatele lor", continuă Mourou. De acum înainte, barca poartă ancora. Lumina inițială a generat un fascicul de electroni și ioni. LOA a reușit să accelereze electronii până la energia 150 mega-electronvolts (MeV) pe distanțe de câteva zeci de microni. El intenționează să împingă mai întâi la GeV și mult mai târziu.

Mini Big Bang

În paralel cu această evoluție, care ar putea concura în cele din urmă cu acceleratoare de particule mari, Gérard Mourou a spus că a fost foarte aproape, întotdeauna mulțumită intensitățile luminoase enorme obținute din „cracare vidul“, adică până la " ceva "în cazul în care nu a existat nimic în aparență.

În realitate, nu este o operație magică, ci "pur și simplu", pentru a descoperi ceea ce a fost invizibil. Scopul teoretic este o intensitate de 1030 W / cm2. Pentru a obține această valoare, fizicii consideră că vidul este un dielectric, adică un izolator. În același mod în care o intensitate prea puternică "blochează" un condensator, este posibil să se "stingă vidul".

Dar ce se va întâmpla atunci? Ce particule ciudate vor ieși din gol? Din nou, misterul este învechit. Va fi un cuplu de electroni-pozitivi. O particulă și antiparticulele sale, care sunt cele mai ușoare și, prin urmare, cele care, conform formulei lui Einstein, vor necesita cea mai mică energie să apară. Și acest minim este, de asemenea, perfect cunoscut: 1,022 MeV.

Astfel, totul pare pregătit ca materia să facă prima apariție dintr-un vid într-un laborator. Acest mini-Big Bang se poate întâmpla chiar înainte de 1030 W / cm2. Dl. Mourou crede că prin utilizarea de raze X sau gamma, ar fi posibil să se reducă acest prag în jurul valorii de 1023 la 1024 W / cm2. Acesta este obiectivul LOA pentru următorii câțiva ani

Articol publicat în ediția 19.10.05 du Monde


Facebook Comentarii

Lasă un comentariu

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate *