ทีมนักฟิสิกส์กล่าวว่าพวกเขาได้พิสูจน์ทฤษฎีควอนตัมอายุ 70 ​​ปีแล้ว ที่ซึ่งบางสิ่งสามารถสร้างขึ้นจากความว่างเปล่าได้

การทดลองที่ออกแบบมาเพื่อศึกษาการไหลของอิเล็กตรอน “วาเลนซ์ต่ำ” ประสบความสำเร็จโดยบังเอิญในการผลิตแอนะล็อกของคู่อนุภาคและปฏิปักษ์โดยที่ไม่เคยมีสิ่งใดมาก่อน โดยใช้สนามไฟฟ้าและคุณสมบัติที่เกือบจะมหัศจรรย์ของกราฟีนวัสดุ 2 มิติ การทดลองได้ดำเนินการในเดือนมกราคมโดยทีมวิจัยที่ทำงานที่มหาวิทยาลัยแมเชสเตอร์

• บทความอื่น ๆ : bovamotors.com

ทฤษฎีก่อนหน้านี้ระบุว่ากระบวนการดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมที่มีพลังงานสูงมากเท่านั้น เช่น บริเวณหลุมดำหรือจุดศูนย์กลางของดาวนิวตรอน อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าล่าสุดได้ดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการมาตรฐาน

ทฤษฎีผลกระทบของ SCHWINGER เมื่อ 50 ปีที่แล้วในฟิสิกส์ มีบางสถานการณ์ที่อนุภาคแต่ละตัวสามารถจัดการเพื่อสร้างอนุภาคเพิ่มเติมที่ดูเหมือนไม่มีอะไรเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น หากคุณนำอนุภาคควอนตัมที่เรียกว่ามีสันและพยายามดึงควาร์กของมันออก คู่อนุภาคและปฏิปักษ์ชุดใหม่จะปรากฏขึ้นระหว่างพวกเขาจากความว่างเปล่าของพื้นที่ว่าง ถึงกระนั้น สถานการณ์นี้เกี่ยวข้องกับการเริ่มต้นด้วยบางสิ่งบางอย่าง – เมสัน – และสร้าง ‘บางสิ่ง’ เพิ่มเติมจากมัน

แต่ย้อนกลับไปในปี 1951 Julian Schwinger หนึ่งในผู้ก่อตั้งควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์และนักฟิสิกส์รางวัลโนเบลปี 1964 เสนอแนะว่าการสร้างสสารจากพื้นที่ว่างควรเป็นไปได้ แม้ว่าจะไม่มีอะไรจะเริ่มต้นด้วยตราบใดที่คุณก่อกวน พื้นที่ว่างที่มีสนามไฟฟ้าแรงพอ ตั้งแต่นั้นมา แนวคิดทางทฤษฎีอย่างสมบูรณ์นี้จึงเรียกง่ายๆ ว่าปรากฏการณ์ชวิงเงอร์ ตอนนี้ ทีมนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าผลกระทบนี้เกิดขึ้นจริงโดยการสร้างบางสิ่งขึ้นมาจากความว่างเปล่าอย่างแท้จริง

ไม่มีอะไรจากไม่มีอะไรหมายถึงไม่มีอะไร เว้นแต่ว่าคุณมีสนามไฟฟ้าทรงพลัง“ในจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ เป็นไปไม่ได้อย่างแท้จริงที่จะสร้าง “ไม่มีอะไร” ในลักษณะที่น่าพอใจใดๆ ทุกสิ่งทุกอย่างที่มีอยู่ในระดับพื้นฐานสามารถถูกแยกออกเป็นแต่ละเอนทิตี – ควอนตา – ที่ไม่สามารถแยกย่อยออกไปได้อีก” Ethan SiegelจากBig Thinkเขียนอธิบายพื้นฐานของความก้าวหน้าทางฟิสิกส์ล่าสุด “อนุภาคมูลฐานเหล่านี้รวมถึงควาร์ก อิเล็กตรอน

ลูกพี่ลูกน้องของอิเล็กตรอนที่หนักกว่า (มิวออนและเทาส์) นิวตริโน เช่นเดียวกับปฏิสสารของพวกมันทั้งหมด รวมทั้งโฟตอน กลูออน และโบซอนหนัก: W+, W-, Z0 และ ฮิกส์ อย่างไรก็ตาม หากคุณเอามันทั้งหมดออกไป “ที่ว่าง” ที่ยังคงอยู่จะไม่ว่างเปล่าในความรู้สึกทางกายภาพหลายอย่าง”

สิ่งที่เหลืออยู่คือสนามควอนตัม พลังงานพื้นหลังทั่วไปที่แทรกซึมทั่วทั้งจักรวาล ( เพลง “พลัง” ของ สตาร์วอร์ส !) ในทฤษฎีของชวิงเงอร์ หากคุณใช้สนามไฟฟ้าขนาดใหญ่พอกับพื้นที่ว่างทั้งหมด สนามควอนตัมของอวกาศจะยึดพลังงานไฟฟ้าบางส่วนและสร้างคู่อนุภาคกับปฏิปักษ์จากความว่างเปล่า

ย้อนกลับไปในเดือนมกราคม นักวิทยาศาสตร์ ของ University of Manchesterกำลังทำงานเกี่ยวกับการนำ “วาเลนซ์อิเล็กตรอน” โดยพื้นฐานแล้วพยายามที่จะให้อิเล็กตรอนทุกคลาสเข้าร่วมการไหลโดยการแก้ไขด้วย graphene ซึ่งเป็นวัสดุที่มีธรรมชาติสองมิติอย่างมีประสิทธิภาพ โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์นี้ช่วยการทดลองประเภทนี้โดยจำกัดเส้นทางที่อนุภาคมูลฐานเช่นอิเล็กตรอนสามารถรับได้ หวังว่าจะส่งผลให้มีการไหลของอิเล็กตรอนที่สม่ำเสมอโดยพื้นฐานแล้ว หากพลังงานไฟฟ้าถูกสูบเข้าไปในระบบในปริมาณที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม เมื่อทีมเริ่มการทดลองจริงๆ แล้ว สิ่งที่ไม่คาดคิดก็เกิดขึ้น

“พวกมันเติมสุญญากาศจำลองด้วยอิเล็กตรอนและเร่งความเร็วพวกมันจนถึงความเร็วสูงสุดที่อนุญาตโดยสุญญากาศของกราฟีน ซึ่งเท่ากับ 1/300 ของความเร็วแสง” รายงานล่าสุด ของมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์อธิบาย “ ณ จุดนี้ มีบางสิ่งที่ดูเหมือนเป็นไปไม่ได้เกิดขึ้น: อิเล็กตรอนดูเหมือนจะกลายเป็นซุปเปอร์ลูมินัส โดยให้กระแสไฟฟ้าสูงกว่าที่อนุญาตโดยกฎทั่วไปของฟิสิกส์ของสสารควอนตัมควบแน่น ที่มาของผลกระทบนี้อธิบายได้ว่าเป็นการสร้างตัวพาประจุเพิ่มเติม (หลุม) ที่เกิดขึ้นเอง”

ดังที่กล่าวไว้ ผลลัพธ์นี้ค่อนข้างคาดไม่ถึง: การสร้างแอนะล็อกของคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน ซึ่งก่อนหน้านี้มีเพียงพื้นที่ว่างเท่านั้น ผลที่ได้คือสนามไฟฟ้าระดับห้องปฏิบัติการนี้มีพลังมากพอที่จะสร้างสิ่งที่เป็นจริงขึ้นมาจากความว่างเปล่า

ลายเซ็นที่สำคัญของสถานะไม่สมดุลคือลักษณะของแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันที่คล้ายกับตัวนำยิ่งยวด ยอดเขาที่แหลมคมในความต้านทานเชิงอนุพันธ์ การกลับรายการของสัญญาณ Hall Effect และความผิดปกติที่ทำเครื่องหมายซึ่งเกิดจากการผลิตอิเล็กตรอนร้อนเหมือนชวิงเงอร์- hole plasma” นักวิจัยเขียนไว้ในบทความที่ตีพิมพ์

ปรากฎว่าพลาสมาของรูอิเล็กตรอนผิดปกตินั้นเป็นแอนะล็อกที่สมบูรณ์แบบสำหรับคู่อนุภาคและปฏิปักษ์ที่ Schwinger ทำนายไว้ ดังนั้น แม้จะใช้สนามไฟฟ้ากำลังต่ำ (อย่างน้อยก็เมื่อเทียบกับจุดศูนย์กลางของหลุมดำหรือดาวนิวตรอน) ทีมงานก็ได้พิสูจน์ผลกระทบของชวิงเกอร์โดยไม่ได้ตั้งใจ ทำให้เกิดสิ่งที่ก่อนหน้านี้ไม่มีอะไรเลย

ดร. Roshan Krishna Kumar หนึ่งในผู้ร่วมเขียนรายงานกล่าวว่า “เมื่อเราเห็นลักษณะพิเศษอันน่าทึ่งของอุปกรณ์ superlattice ของเราครั้งแรก เราคิดว่า ‘ว้าว … อาจเป็นตัวนำยิ่งยวดแบบใหม่’” “แม้ว่าการตอบสนองจะคล้ายกับที่พบในตัวนำยิ่งยวด แต่ในไม่ช้าเราก็พบว่าพฤติกรรมที่ทำให้งงไม่ใช่ความเป็นตัวนำยิ่งยวด แต่เป็นบางอย่างในโดเมนของฟิสิกส์ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ของอนุภาค”

บางสิ่งในกรณีนี้เป็นผลมาจากผลกระทบของชวิงเงอร์Kumar กล่าวเสริมว่า “เป็นเรื่องแปลกที่จะได้เห็นความคล้ายคลึงกันระหว่างสาขาวิชาที่อยู่ห่างไกลออกไป”ดร.อเล็กเซย์ เบอร์ดูยกิน ผู้เขียนบทความคนแรกของหนังสือพิมพ์ฉบับดังกล่าว นักวิจัยระดับหลังปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์กล่าว “เราตัดสินใจที่จะผลักดันความแรงของสนามไฟฟ้าให้มากที่สุดโดยใช้เทคนิคการทดลองต่างๆ ที่จะไม่เผาอุปกรณ์ของเรา”