Erdvės tuštuma turi struktūrą, kuria galima siųsti žinutes

Kad ir kokia tuščia erdvė, fundamentalūs fizikos dėsniai tvirtina, kad joje visada pilna įvairių laukų, pavyzdžiui, elektromagnetinio, kvantinių fluktuacijų energijos. „Tuščia erdvė yra dinamiška,” sako Achimas Kempfas iš Perimeter instituto Kanadoje. „Iš tiesų ji nėra tuščia. Erdvė ir laikas iš tiesų yra kažkas ir tas kažkas gali vibruoti.”

Jau tikimasi, kad galime naudoti elektromagnetinius laukus vakuumo struktūros tyrinėjimams bei jo vibravimui. Charles Su ir Rainer Grobe iš Ilinojaus valstijos universiteto paskaičiavo, kad šios vakuumo struktūros vibracijos gali būti panaudotos komunikacijoms.

Jų mintinio eksperimento metode elektromagnetiniais laukais manipuliuojama vakuumu, bet siuntėjas gavėjui jokių fotonų nesiunčia. „Jei būtų judančių fotonų, tai būtų tiesiog įprasta bevielė komunikacija, kaip mobilusis telefonas. O šiuo atveju neperduodama jokia materija ar krūvis,” sako Grobe.

Kažkas iš nieko

Vietoje to, naudojama viena iš keisčiausių vakuumo savybių: teoriškai, paveikus pakankamai stipriu magnetiniu lauku, galima išpešti elektronų ir jų antimaterinių dvynių pozitronų poras tiesiog iš tuščios erdvės. Tai vadinama Schwingerio efektu. Laukas atskiria dvi daleles priešingomis kryptimis, tad jos negali susilieti ir anihiliuoti, ir taip išnykti vakuume.

Su ir Grobe paskaičiavo, kad vakuumą paveikus silpnesniu elektromagnetiniu lauku, jo struktūroje galima sukurti bangas, ir šiuos raibulius galima išmatuoti per Schwingerio efekto sukurtų dalelių porų energiją.

Šie silpnesnio lauko sukelti raibuliai sklinda vakuumu, kaip vandens bangelės tvenkinio paviršiumi įmetus akmenuką. O kai raibuliuojantis vakuumas paveikiamas itin stipriu lauku, jo sukurtų elektronų ir pozitronų srautų pasiskirstymas kinta, priklausomai nuo raibulių dydžio.

Tai reiškia, kad reguliuojant silpnesnio lauko sukuriamų raibulių dydį, žinučių siuntimui įmanoma panaudoti patį vakuumo audinį – pavyzdžiui, priskiriant konkretaus bangelės dydžio sukeliamą kiekvienos dalelės energijos pasiskirstymą. „Galima galvoti apie tai kaip apie savotišką Morzės kodą,” sako Kempfas.

Į bedugnę

Tyrėjai pabrėžia, kad šie skaičiavimai labai preliminarūs. Dar neaišku, kokiu atstumu tokios žinutės galėtų būti siunčiamos ar kokiame kontekste galėtų būti naudingos.

„Tebėra daug teorinių ir praktinių iššūkių,” sako Grobe. „Gal ir pradedame matyti, kaip galima būtų manipuliuoti patį vakuumą, tačiau bet koks praktinis panaudojimas dar labai tolimas.”

Ko gero, esminis iššūkis yra tai, kad neturime pakankamai stiprių lazerių, kuriais būtų galima sukurti Schwingerio efektą. „Schwingerio efekto siekiama jau ne vieną dešimtmetį,” sako Kempfas. Pagrindinė problema yra tai, kad lazeris, kurio galios pakaktų išplėšti daleles iš vakuumo, būtų pakankamai galingas sunaikinti praktiškai bet ką, įskaitant ir jį kuriančią mašineriją.

„Tai yra tik pirmasis nežinomybės tyrinėjimo žingsnis,” sako Grobe. Jei pavyktų sukurti pakankamai galingą lazerį, galėtume kurti žinutes tame, kas atrodo visiška tuštuma, ir gauti jas, išplėsdami materiją iš vakuumo audinio.

Leah Crane
www.newscientist.com

Žurnalo nuoroda:Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.023603