Una nuova simulazione quantistica ha dimostrato che, in condizioni estreme, il vuoto può emettere luce reale. Tre raggi laser sono sufficienti per generare un quarto raggio dal nulla visibile. La scoperta apre la strada a esperimenti che potrebbero cambiare il modo in cui comprendiamo lo spazio, l’energia e le leggi fondamentali dell’universo. Da decenni,la fisica quantistica suggerisce che il vuoto non è realmente vuoto. Ora, i ricercatori di Oxford e Lisbona hanno portato questa idea un passo avanti con una simulazione in 3D che mostra come la luce possa emergere direttamente dal vuoto. Non si tratta di una teoria astratta, ma di un modello numerico estremamente preciso, che anticipa futuri esperimenti con laser ultraintensi in laboratori reali.
Luce dal nulla: cosa dice la fisica quantistica
Il vuoto quantistico, lungi dall’essere uno spazio privo di tutto, è un brulicare di particelle virtuali che appaiono e scompaiono senza sosta. Attraverso un fenomeno chiamato miscelazione di quattro onde, è stato dimostrato che, se tre raggi laser vengono diretti in una configurazione geometrica specifica, è possibile generare un quarto raggio di luce da quel vuoto.
Questa idea, prevista da anni, è stata ora simulata in dettaglio utilizzando un modello che riproduce fedelmente le condizioni fisiche, compresa la durata, l’intensità e l’angolo dei fasci. La cosa più sorprendente: la luce risultante non solo appare, ma si propaga come un impulso reale, con proprietà misurabili come forma, direzione e velocità, molto simili a quelle della luce convenzionale.
La simulazione che ha cambiato tutto
Lo strumento chiave per ottenere questo risultato è stata una versione estesa del codice OSIRIS, un software di fisica del plasma adattato per includere correzioni quantistiche derivate dalla formulazione di Heisenberg-Euler. Ciò ha permesso di modellare il comportamento del vuoto in presenza di campi elettromagnetici estremi con una precisione senza precedenti.
A differenza dei modelli precedenti più idealizzati, questa simulazione ha tenuto conto di dettagli sperimentali reali. È stato osservato che il fascio generato presentava alcune irregolarità, come un profilo astigmatico, che coincidono con le previsioni teoriche avanzate. Questo livello di dettaglio sarà fondamentale per progettare futuri esperimenti in centri come l’Extreme Light Infrastructure (ELI) o il sistema OPAL.
Oltre la luce: una porta verso l’ignoto
Questo progresso non solo convalida concetti fondamentali dell’elettrodinamica quantistica, ma offre anche uno strumento per esplorare nuove frontiere della fisica. Ad esempio, il processo potrebbe essere utilizzato per rilevare particelle ipotetiche come gli assioni, correlate alla materia oscura.
Il fatto che la simulazione consenta di seguire in tempo reale la formazione del nuovo impulso luminoso rende questo lavoro una guida sperimentale inestimabile. Con laser ultraintensi pronti per entrare in funzione nei prossimi anni, la verifica di questi fenomeni non sembra più lontana. Generare luce nel vuoto, senza materia, sta smettendo di essere fantascienza.
