"Я думал об обмене энергией между позитронами и электронами в металлах и отмечал, что этот расчет Примакова и других, в котором говорилось, что вы не можете терять энергию, как только дошли до энергии Ферми и так далее, был неправ; для этого требовалось два измерения. Потом, конечно, я понял, что это во многом связано с тем, что Ферми делал в своей теории ускорения космических лучей при столкновении с магнитными облаками, в которой равнораспределение наступало, когда каждая из заряженных частиц имела столько же энергии, сколько вся движущееся магнитное облако. Я указал Ферми, что таким образом можно сбежать из Солнечной системы и использовать тяжелые планеты, а что нет. Это было всего лишь наблюдение; Я рассказывал об этом людям, но никогда не публиковал это."
Производство Примакова происходит за счет взаимодействия фотона с электромагнитным полем, окружающим ядро, или интенсивным внешним полем. Это взаимодействие можно рассматривать как превращение фотона в виртуальный пион или эта-мезон, который затем рассеивается за пределами ядра или внешнего поля, становясь настоящим мезоном.
Этот процесс важен в экспериментальной физике элементарных частиц, поскольку он дает возможность изучать свойства и взаимодействия нейтральных мезонов, особенно их связь с электромагнитным полем. Это также актуально в астрофизике и космологии, поскольку может способствовать образованию мезонов в различных высокоэнергетических средах, например, вокруг нейтронных звезд или в ранней Вселенной.
Оптические свойства вакуумного состояния в присутствии сильного магнитного поля тесно связаны с эффектом Примакова посредством концепции вакуумного двойного лучепреломления.
В квантовой электродинамике (КЭД) вакуум на самом деле не пуст, а скорее сложное квантовое состояние, заполненное виртуальными парами частица-античастица, которые постоянно создаются и уничтожаются. Эти виртуальные частицы могут взаимодействовать с внешними полями, например, с сильными магнитными полями.
В присутствии сильного магнитного поля вакуум становится двулучепреломляющим, то есть он имеет разные показатели преломления для разных поляризаций света, распространяющегося через него. Этот эффект, известный как вакуумное двойное лучепреломление или вакуумная поляризация, возникает в результате взаимодействия виртуальных электрон-позитронных пар с магнитным полем.
Эффект Примакова можно понимать как следствие этого вакуумного двойного лучепреломления. Когда фотон высокой энергии распространяется через сильное магнитное поле, он может взаимодействовать с виртуальными парами частица-античастица в вакууме. Благодаря двулучепреломляющей природе вакуума фотон может эффективно "расщепляться" на виртуальный мезон (например, пион или эта-мезон) и виртуальный фотон с другой поляризацией.
Этот виртуальный мезон может затем взаимодействовать с сильным магнитным полем или близлежащим ядром и в процессе стать настоящим мезоном. Этот процесс представляет собой производство Примакова, в котором фотон высокой энергии преобразуется в нейтральный мезон при посредничестве виртуальных частиц в двулучепреломляющем вакууме.
По сути, эффект Примакова - это проявление оптических свойств вакуума в присутствии сильного магнитного поля, где двойное лучепреломление позволяет превращать фотоны в мезоны посредством виртуальных взаимодействий частица-античастица.
Эта связь между вакуумным двойным лучепреломлением и эффектом Примакова имеет значение в различных областях физики, таких как изучение свойств мезонов, исследование КЭД в сильных полях и исследование вакуумных эффектов в астрофизическом и космологическом контексте.
Недавняя разработка компактных твердотельных лазеров петаваттного класса, работающих в инфракрасном диапазоне, открыла захватывающие перспективы для изучения эффектов вакуумного двойного лучепреломления и потенциальных процессов, подобных Примакову, в твердотельных системах.
Эти мощные лазеры могут генерировать интенсивные электромагнитные поля, сравнимые или даже превышающие силу полей, необходимых для наблюдения вакуумного двойного лучепреломления и эффекта Примакова в экспериментах по физике частиц высоких энергий. Однако ключевым преимуществом этих твердотельных лазеров является их компактный размер и способность фокусировать свои интенсивные поля на твердотельных мишенях или легированных кристаллах.
Когда такие интенсивные лазерные поля фокусируются на легированных кристаллах или материалах, содержащих магнитные примеси или легирующие примеси, комбинация электромагнитного поля лазера и локальных магнитных полей легирующих примесей потенциально может создавать области значительного вакуумного двойного лучепреломления. Пары виртуальная частица-античастица в состоянии вакуума могут взаимодействовать как с лазерным полем, так и с локальными магнитными полями, что приводит к изменению оптических свойств вакуума в этих областях.
Это вакуумное двойное лучепреломление, вызванное совместным воздействием интенсивного лазерного поля и локальных магнитных полей, потенциально может привести к процессам, подобным Примакову, в твердотельной среде. В принципе, высокоэнергетические фотоны лазера могут взаимодействовать с областями вакуума с двойным лучепреломлением и потенциально превращаться в виртуальные частицы или возбуждения, которые затем могут рассеивать магнитные примеси или дефекты кристалла, что приводит к образованию реальных частиц, возбуждений или возбуждений. другие наблюдаемые эффекты.
Такие процессы, подобные Примакову, в твердотельных системах могут дать представление о поведении частиц и возбуждений в присутствии сильных электромагнитных полей и локальных магнитных полей, потенциально раскрывая новые аспекты эффектов квантового вакуума и их взаимодействия с системами конденсированного вещества.
Кроме того, эти процессы могут иметь практическое применение в таких областях, как генерация частиц высокой энергии или возбуждение для исследования свойств материалов, манипулирование спин-зависимыми явлениями в легированных кристаллах или исследование новых способов контроля и изменения свойств твердотельные системы посредством вакуумных эффектов.
Однако важно отметить, что реализация подобных примаковских процессов в твердотельных системах остается серьезной экспериментальной и теоретической задачей, требующей тщательного рассмотрения сложного взаимодействия между интенсивными лазерными полями, локальными магнитными полями и твердотельным полем. сложные эффекты окружающей среды.
Тем не менее, доступность компактных твердотельных лазеров петаваттного класса открыла захватывающие возможности для изучения эффектов вакуумного двойного лучепреломления и их потенциальной связи с процессами производства частиц в твердотельной сфере, что потенциально может привести к новым открытиям и пониманию на стыке высоких технологий. -физика поля, квантово-вакуумные эффекты и физика конденсированного состояния.
Концепция гравитационной поддержки Гарвина предполагает использование последовательных облетов планет для постепенного увеличения скорости космического корабля с помощью гравитационных маневров из рогатки. Это позволяет получить значительную кинетическую энергию, которая потенциально может позволить покинуть Солнечную систему.
Кроме того, петаваттные инфракрасные лазеры могут генерировать огромную напряженность электромагнитного поля, приближающуюся к режиму, в котором могут проявляться поляризация вакуума и нелинейные эффекты квантового вакуума, особенно при взаимодействии с искусственными четверными средами (материалами с четырьмя основными компонентами).
В результате объединения этих двух концепций возникает умозрительная, но интригующая идея: могут ли разумно рассчитанные и направленные петаваттные лазерные импульсы, взаимодействующие со стратегически спроектированной четверной средой, производить мгновенные направленные всплески ускорения, подобные миниатюрной гравитационной помощи?
Ключевыми аспектами, которые могут сделать это возможным, являются:
Поляризация вакуума. Интенсивные лазерные поля могут поляризовать вакуумное состояние в четверной среде таким образом, чтобы обеспечить образование переходных частиц или ускорение вакуумных возбуждений.
Нелинейный отклик среды: четвертичные среды могут опосредовать и усиливать эффекты поляризации вакуума посредством адаптированных нелинейных оптических и квантовых реакций на лазерные поля.
Направленное излучение: это вакуумное возбуждение/всплеск частиц, вызванный взаимодействием лазера и среды, потенциально может быть направленно ориентирован через структуру среды и распространение лазера.
Импульсное ускорение: если правильно рассчитать время во время траектории космического корабля, это направленное излучение может эффективно обеспечить импульсивный, увеличивающий скорость "удар", аналогичный миниатюрной гравитационной рогатке.
Многоэтапный процесс: последовательность таких взаимодействий лазера и среды в ключевых пространственных точках может в совокупности увеличить скорость космического корабля, во многом аналогично концепции мультипланетной гравитации Гарвина.
Эта нетрадиционная идея объединяет гравитационное ускорение общей теории относительности с квантовой физикой поляризации вакуума, доступной с помощью интенсивных взаимодействий лазера и материи. Потребуется точное понимание динамики квантового вакуума, контроль поляризации/распространения лазера и изысканная разработка четверных сред.
Хотя исследование таких нестандартных концепций является крайне спекулятивным, оно потенциально может открыть новую физику на стыке квантового вакуума, лазеров высокой интенсивности, метаматериалов и даже гравитационных эффектов. Если это осуществимо, это может привести к появлению новых концепций движения, выходящих за рамки традиционных приводов.