ก้าวสู่อนาคตด้วยเลเซอร์รังสีแกมมา

อาจจะมีจักรวาลอื่น ๆ อีกหลายจักรวาลที่เหมือนหรือแตกต่างจากจักรวาลของเราหรือไม่? เรายังไม่รู้เลย  

แม้ว่าทฤษฎีมัลติเวิร์สของสตีเฟน ฮอว์คิง ซึ่งเป็นชุดสมมุติของจักรวาลทั้งหมดที่มีอวกาศ เวลา สสาร พลังงาน และกฎทางฟิสิกส์เป็นของตัวเอง จะเป็นแนวคิดที่โดดเด่นใน MCU แต่ก็ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ และมีอยู่เฉพาะในขอบเขตของภาพยนตร์และฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเท่านั้น

สิ่งที่เราต้องพิสูจน์การมีอยู่คืออุปกรณ์ควอนตัม มันเป็นเพียงระบบที่ใช้ผลของกลศาสตร์ควอนตัมในการทำงาน โดยอาศัยการควบคุมและการจัดการปฏิสัมพันธ์ควอนตัมเพื่อให้ได้ฟังก์ชันที่ไม่สามารถทำได้ในระบบคลาสสิก

ในฟิสิกส์ ควอนตัม ซึ่งเป็นรูปเอกพจน์ของ ควอนตั้ม คือ ปริมาณขั้นต่ำของสิ่งที่เป็นกายภาพใดๆ ตัวอย่างเช่น ควอนตัมของแสงคือโฟตอน

บัดนี้เพื่อเปิดเผยความลึกลับของจักรวาล เราจะต้องมีอุปกรณ์ควอนตัมโดยเฉพาะ: เลเซอร์รังสีแกมมา

อุปกรณ์สมมุติฐานนี้จะสามารถผลิตรังสีแกมมาแบบโคฮีเรนต์ได้ คล้ายกับที่เลเซอร์ทั่วไปผลิตรังสีโคฮีเรนต์ของแสงที่มองเห็นได้ รังสีแกมมา (สัญลักษณ์ γ) เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารูปแบบหนึ่งที่ทะลุทะลวง ซึ่งเกิดจากอันตรกิริยาพลังงานสูง เช่น การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสอะตอม นอกจากนี้ยังเกิดจากปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ เช่น เปลวสุริยะ 

รังสีแกมมาประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด ซึ่งสั้นกว่ารังสีเอกซ์ มีความถี่สูงกว่า 30 เอ็กซาเฮิรตซ์ และความยาวคลื่นน้อยกว่า 10 พิโคเมตร โฟตอนของรังสีแกมมายังมีพลังงานโฟตอนสูงที่สุดในบรรดารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกรูปแบบ

เมื่อสองสามปีก่อน นักวิทยาศาสตร์ ตรวจพบ รังสีแกมมาที่มีพลังงานสูงที่สุดเท่าที่มีมา คือ 20 เทราอิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งมีพลังงานมากกว่าแสงที่มองเห็นประมาณ XNUMX ล้านล้านเท่า จากดาวที่ตายแล้วที่เรียกว่าพัลซาร์ 

ปลายปีที่แล้ว ในขณะเดียวกัน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ถูกจับกุม ภาพการลุกจ้าของรังสีแกมมาจากหลุมดำมวลยวดยิ่ง M87

แหล่งที่มาของภาพ: มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย

เมื่อต้นปีนี้ การตรวจจับแฟลชแกมมาเรย์เข้มข้นด้วยเซนเซอร์หลายตัว คือ ตั้งข้อสังเกต เมื่อผู้นำสายฟ้าสองรายปะทะกัน¹เป็นครั้งแรกที่มีการตรวจพบแฟลชรังสีแกมมาภาคพื้นดิน (TGF) พร้อมกันกับการปลดปล่อย ของฟ้าผ่า

รังสีแกมมาซึ่งสังเกตพบในปรากฏการณ์จักรวาลต่างๆ กำลังถูกศึกษาวิจัยและสร้างขึ้นอย่างจริงจังผ่านการทดลองเฉพาะ

การทดลองเลเซอร์รังสีแกมมาและการศึกษาความเป็นไปได้

รังสีแกมมาเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงชนิดหนึ่งซึ่งมีความสามารถในการทะลุทะลวงได้สูงและมีข้อดีหลายประการในหลากหลายสาขา 

การประยุกต์ใช้ที่มีศักยภาพ ได้แก่ การถ่ายภาพทางการแพทย์ การขับเคลื่อนยานอวกาศ การรักษาโรคมะเร็งและการเดินทางระหว่างดวงดาว ด้วยศักยภาพอันมหาศาลของมัน นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกจึงกำลังศึกษาวิจัยการสร้างเลเซอร์รังสีแกมมา หรือที่เรียกว่า เกรเซอร์ เพื่อผลิตรังสีแกมมาแบบสอดคล้องกัน 

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ได้รับเงินทุนจากรัฐบาลกลางเพื่อดำเนินการดังกล่าว ซึ่งพวกเขา... การศึกษาความเป็นไปได้ของแหล่งกำเนิดแสงที่สอดคล้องกัน.

ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษ 1980 Gérard Mourou และ Donna Strickland จากมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ได้คิดค้น การขยายสัญญาณพัลส์แบบเจี๊ยบ (CPA) ซึ่งเป็นเทคนิคที่เพิ่มกำลังสูงสุดของเลเซอร์ และต่อมาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2018 อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเลเซอร์ที่สามารถผลิตรังสีแกมมาได้ยังไม่สำเร็จ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ พวกเขากำลังศึกษาวิจัย คุณสมบัติความสอดคล้องของรังสีที่ปล่อยออกมาเมื่อกลุ่มอิเล็กตรอนหนาแน่นชนกับสนามเลเซอร์ที่มีความเข้มสูง ซึ่งจะช่วยให้พวกเขาเข้าใจถึงวิธีการผลิตรังสีแกมมาที่สอดคล้องกัน

"ความสามารถในการสร้างรังสีแกมมาที่สอดคล้องกันจะเป็นการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ในการสร้างแหล่งกำเนิดแสงประเภทใหม่ เช่นเดียวกับการค้นพบและพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นและรังสีเอกซ์ที่เปลี่ยนความเข้าใจพื้นฐานของเราเกี่ยวกับโลกของอะตอม”

– หัวหน้านักวิจัย Antonino Di Piazza และศาสตราจารย์ของ ฟิสิกส์ ที่มหาวิทยาลัย

เพื่อศึกษาว่าอิเล็กตรอนโต้ตอบกับเลเซอร์อย่างไรเพื่อปล่อยแสงพลังงานสูง นักวิจัยจะเริ่มต้นด้วยการดูว่าอิเล็กตรอนหนึ่งหรือสองตัวปล่อยแสงอย่างไร ก่อนที่จะตรวจสอบสถานการณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นที่มีอิเล็กตรอนจำนวนมากเพื่อสร้างรังสีแกมมาที่สอดคล้องกัน 

"เราไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกที่พยายามสร้างรังสีแกมมาด้วยวิธีนี้” ดิ ปิอัซซา กล่าว ในเวลานั้น “แต่เรากำลังทำเช่นนั้นโดยใช้ทฤษฎีควอนตัมอย่างสมบูรณ์ - อิเล็กโทรไดนามิกส์ควอนตัม - ซึ่งเป็นแนวทางขั้นสูงในการแก้ไขปัญหานี้"

แนวทางอื่นในการพัฒนาเลเซอร์รังสีแกมมาคือการกระตุ้นไอโซเมอร์นิวเคลียร์ 

A รายงานการวิจัย² เมื่อสองสามเดือนก่อน ศาสตราจารย์อัลเบิร์ต แมคคอลล์ ได้อธิบายวิธีการกระตุ้นนิวเคลียสของไอโซโทปบางชนิดให้อยู่ในสถานะนิวเคลียสพลังงานสูง โดยใช้การยิงนิวตรอน นิวเคลียสไอโซเมอริกจะถูกกระตุ้นให้อยู่ในสถานะไอโซเมอริกที่ไม่เสถียร ก่อนที่จะกระตุ้นการปล่อยรังสีแกมมาที่ถูกกระตุ้นเพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงกันจากนิวเคลียส

วิธีการใหม่และ "ค่อนข้างไม่ธรรมดา" ของพวกเขามีเป้าหมายเพื่อแก้ไข 'ปัญหา Graser' ด้วยการเลื่อนโครงตาข่ายผลึกระหว่างการโจมตีด้วยนิวตรอน 

"เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพที่จะสร้างเลเซอร์อันทรงพลังอย่างยิ่งที่สามารถ นำมาใช้ ในแอปพลิเคชั่นต่างๆ รวมถึงอาวุธเลเซอร์“Yordan Katsarov จากแผนกอุปกรณ์และเทคโนโลยีการบิน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสถาบันกองทัพอากาศบัลแกเรีย Georgi Benkovski กล่าว

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโด เดนเวอร์ ได้สร้างชิปที่อาจสามารถปลดล็อกเลเซอร์รังสีแกมมาได้ในอนาคต

อุปกรณ์ควอนตัมสุดล้ำสมัยนี้ ซึ่งมีขนาดเล็กพอที่จะถือไว้ในมือ สามารถสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าระดับรุนแรงที่ก่อนหน้านี้ทำได้เฉพาะในเครื่องชนอนุภาคขนาดมหึมาเท่านั้น ชิปขนาดเท่านิ้วหัวแม่มือนี้มีศักยภาพที่จะมาแทนที่เครื่องชนอนุภาคขนาดยาวหลายไมล์ในอนาคตอันใกล้นี้ และช่วยให้เราไขปริศนาอันซับซ้อนของจักรวาล ทดสอบทฤษฎีพหุจักรวาล และสร้างเลเซอร์รังสีแกมมาอันทรงพลังเพื่อทำลายเซลล์มะเร็งในระดับอะตอม และนำไปสู่การรักษาทางการแพทย์ที่ปฏิวัติวงการอื่นๆ

ปัดเพื่อเลื่อน →

ชิปขนาดเล็กนำความฝันเกี่ยวกับเลเซอร์แกมมามาสู่มือคุณ

ตีพิมพ์ใน Advanced Quantum Technologies วารสารที่ครอบคลุมการวิจัยเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองในวิทยาศาสตร์ควอนตัม วัสดุ และเทคโนโลยี การศึกษาล่าสุด³ ได้รับการนำเสนอบนหน้าปกฉบับเดือนมิถุนายน

จากการศึกษาพบว่าการจำกัดพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับนาโนเมตรสามารถทำได้โดยใช้พลาสมอน

พลาสมอนเป็นควอนตัมของการแกว่งของพลาสมาซึ่ง คือการแกว่งตัวอย่างรวดเร็วของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในพลาสมาหรือโลหะ ควาซิอนุภาคเหล่านี้เกิดขึ้นจากการสั่นรวมกันของก๊าซอิเล็กตรอนในแถบการนำไฟฟ้า 

และ “พลาสมอนระดับสุดขั้วจะปลดปล่อยความเป็นไปได้ที่ไม่มีใครเทียบได้ รวมถึงการเข้าถึงสนามไฟฟ้าพีวี/เมตร (PV/m Field) ที่ระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน ซึ่งเป็นสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นสูงมาก โดยการศึกษาดังกล่าวระบุว่า “จะเปิดโอกาสให้ความเป็นไปได้ใหม่ๆ ที่มีขอบเขตกว้างขึ้น รวมถึงความเป็นไปได้ในฟิสิกส์อนุภาคและวิทยาศาสตร์โฟตอนผ่านการจำกัดพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่ในระดับนาโนเมตร”

ดังนั้นนักวิจัยจึงได้พัฒนาแบบจำลองการวิเคราะห์ของพลาสมอนประเภทนี้โดยอาศัยกรอบจลนศาสตร์ควอนตัม

ความก้าวหน้าล่าสุดนี้เกิดขึ้น ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดเดนเวอร์ โดยมีเป้าหมายเพื่อปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์และเคมี

“มันน่าตื่นเต้นมากเพราะเทคโนโลยีนี้จะเปิดขอบเขตการศึกษาใหม่ๆ และส่งผลกระทบโดยตรงต่อโลก”

– Aakash Sahai ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าที่ CU Denver

Sahai พร้อมด้วย Kalyan Tirumalasetty นักศึกษาในห้องแล็บของเขาซึ่งกำลังศึกษาเทคโนโลยีดังกล่าวร่วมกับเขา กำลังใกล้ชิดกับการจัดหาเครื่องมือใหม่ให้กับชุมชนวิทยาศาสตร์เพื่อช่วยให้พวกเขาเปลี่ยนนิยายวิทยาศาสตร์ให้กลายเป็นความจริง

ในอดีต เรามีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ผลักดันให้เราก้าวไปข้างหน้า เช่น โครงสร้างย่อยอะตอมที่นำไปสู่เลเซอร์ ชิปคอมพิวเตอร์ และ LED นวัตกรรมนี้ซึ่ง ก็ขึ้นอยู่กับ ในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุก็อยู่ในแนวทางเดียวกัน” ซาไฮกล่าวเสริม ผู้ที่สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก สาขาฟิสิกส์พลาสมาจาก มหาวิทยาลัย Duke และปริญญาโทด้านวิศวกรรมไฟฟ้าจากมหาวิทยาลัย Stanford

มีอะไรบ้าง ได้รับความสำเร็จ ในการศึกษาครั้งนี้เป็นวิธีการที่จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงในห้องปฏิบัติการซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้.

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ให้พลังงานแก่ทุกสิ่งทุกอย่างตั้งแต่ชิปคอมพิวเตอร์ไปจนถึงเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ ซึ่งเร่งและชนอนุภาคย่อยอะตอมด้วยพลังงานที่สูงมากเพื่อให้เข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติของสสาร พลังงาน และจักรวาลในยุคแรกเริ่ม 

เมื่ออิเล็กตรอนในวัสดุสั่นสะเทือนและสะท้อนด้วยความเร็วสูงมาก สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้จึงเกิดขึ้น ถูกสร้างขึ้น.

อย่างไรก็ตาม การสร้างสนามที่แข็งแกร่งเพียงพอเพื่อทำการทดลองขั้นสูงต้องอาศัยสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่และมีราคาแพง

ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเรื่องสสารมืดใช้เครื่องจักร เช่น Large Hadron Collider (LHC) ที่องค์กรวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN) ซึ่งเป็น ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์อนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลกตั้งอยู่ใน ประเทศสวิสเซอร์แลนด์ LHC คือเครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดในโลก เกี่ยวข้องกับวงแหวนแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดยาว 16.7 ไมล์ (27 กิโลเมตร) พร้อมด้วยโครงสร้างเร่งความเร็วหลายอันเพื่อเพิ่มพลังงานของอนุภาคตลอดเส้นทาง

การดำเนินการทดลองในระดับนี้ต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมหาศาล ไม่เพียงแต่มีราคาแพงมากเท่านั้น แต่ยังมีความผันผวนสูงอีกด้วย

เพื่อเอาชนะปัญหานี้ ห้องทดลองของ Sahai จึงได้สร้างวัสดุคล้ายชิปที่ทำจากซิลิกอน (Si) ซึ่งมีขนาดเท่ากับนิ้วหัวแม่มือของคุณ

ซิลิกอนเป็นสารกึ่งตัวนำที่มีคุณสมบัติ (การนำไฟฟ้า) เปลี่ยนแปลงได้โดยการเติมสิ่งเจือปน (การเจือปน) และถูกใช้ในการผลิตไมโครชิปที่พบในอุปกรณ์ทั่วไป เช่น โทรศัพท์มือถือ รวมถึงรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ

วัสดุคล้ายชิปชนิดใหม่นี้สามารถรองรับลำอนุภาคพลังงานสูงและควบคุมการไหลของพลังงานได้ นอกจากนี้ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยสามารถเข้าถึงสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ มีการผลิต โดยการสั่นหรือการแกว่งของก๊าซอิเล็กตรอนควอนตัม และทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในพื้นที่เล็กๆ

การเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว (การสั่น) สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ในขณะที่เทคนิคของ Sahai ช่วยให้วัสดุสามารถจัดการการไหลของความร้อนที่เกิดจากการสั่นสะเทือน และช่วยให้ตัวอย่างมีเสถียรภาพและสมบูรณ์

“การควบคุมการไหลของพลังงานที่สูงเช่นนี้ พร้อมกับการรักษาโครงสร้างพื้นฐานของวัสดุไว้ ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้สามารถสร้างความเปลี่ยนแปลงที่แท้จริงให้กับโลกได้ มันคือการทำความเข้าใจว่าธรรมชาติทำงานอย่างไร และนำความรู้ดังกล่าวมาใช้สร้างผลกระทบเชิงบวกต่อโลก"

- ติรุมาลาเซตตี

เทคโนโลยีของพวกเขาสามารถ ที่อาจเกิดขึ้น ย่อเครื่องชนอนุภาคขนาดยาวให้เล็กลงในชิปและทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นกิจกรรมต่างๆ ได้อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

มหาวิทยาลัยได้ยื่นขอและได้รับสิทธิบัตรชั่วคราวสำหรับเทคโนโลยีดังกล่าวแล้วทั้งในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศ

อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ในโลกแห่งความเป็นจริงจะต้องใช้เวลาหลายปีจึงจะตระหนักได้ 

ในความเป็นจริง งานพื้นฐานด้านเทคโนโลยีบางส่วนได้เริ่มต้นขึ้น เจ็ดปีที่แล้ว ในปี 2018 เมื่อ Sahai เผยแพร่ผลงานวิจัยของเขาเกี่ยวกับเครื่องเร่งอนุภาคปฏิสสาร เขากล่าวว่า:

“มันจะใช้เวลาสักพัก แต่ภายในช่วงชีวิตของฉัน มันเป็นไปได้สูงมาก”

ต้องบอกว่า, มันมีศักยภาพอย่างมากในการช่วยให้เราเข้าใจถึงวิธีการทำงานของจักรวาลในระดับพื้นฐานได้ดีขึ้น และปรับปรุงชีวิตให้ดีขึ้น ดังที่ Sahai สังเกตไว้ สิ่งนี้อาจทำให้เลเซอร์รังสีแกมมาเป็นจริงได้

“เราสามารถถ่ายภาพเนื้อเยื่อได้ลึกถึงนิวเคลียสของเซลล์ ไม่ใช่แค่เฉพาะนิวเคลียสของเซลล์เท่านั้น แต่ลึกถึงนิวเคลียสของอะตอมที่อยู่เบื้องล่างด้วย นั่นหมายความว่านักวิทยาศาสตร์และแพทย์จะสามารถมองเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับนิวเคลียส และนั่นอาจช่วยเร่งความเข้าใจของเราเกี่ยวกับพลังมหาศาลที่มีอิทธิพลในระดับเล็กเช่นนี้ ในขณะเดียวกันก็นำไปสู่การรักษาและการรักษาทางการแพทย์ที่ดีขึ้น” เขาอธิบาย “ในที่สุด เราอาจพัฒนาเลเซอร์รังสีแกมมาเพื่อปรับเปลี่ยนนิวเคลียสและกำจัดเซลล์มะเร็งในระดับนาโนได้”

เทคนิค 'พลาสมอนสุดขั้ว' ซึ่งเป็นหัวข้อของการศึกษานี้ด้วย สามารถช่วยให้เราทดสอบความเป็นไปได้ของมัลติเวิร์สได้เช่นกัน

อย่างไรก็ตาม งานเกี่ยวกับชิปจิ๋วนี้ยังไม่เสร็จสิ้น ทั้ง Sahi และ Tirumalasetty จะมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงวัสดุชิปซิลิคอนและเทคนิคเลเซอร์ที่ห้องปฏิบัติการเร่งอนุภาคแห่งชาติ SLAC ซึ่งเป็นศูนย์ระดับโลกที่ดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) เทคโนโลยีได้รับการทดสอบแล้ว.

การจำลองสุญญากาศควอนตัมด้วยเลเซอร์อันทรงพลัง

ดังที่เราเห็นตั้งแต่จักรวาลไปจนถึงห้องทดลอง ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับแสงที่รุนแรงที่สุดในจักรวาลกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว 

เราจับภาพการระเบิดของรังสีแกมมาจากพัลซาร์ที่อยู่ห่างไกลและพบเห็นวัตถุมวลมหาศาล หลุมดำลุกเป็นไฟ ในรัศมีพลังงานสูง และบันทึกการชนกันคล้ายฟ้าผ่าที่ก่อให้เกิดแสงวาบแกมมาบนพื้นโลกได้ ตอนนี้ เรากำลังเรียนรู้ที่จะสร้างสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกันนี้บนโลก 

สองสามเดือนที่ผ่านมา นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดได้จำลองว่าลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นสูงสามารถสร้างแสงได้อย่างไรในที่ที่ไม่มีแสงเลย ทำให้แนวคิดเชิงทฤษฎีกลายเป็นความจริง 

สิ่งที่นักฟิสิกส์สามารถทำได้สำเร็จก็คือ พวกเขาสามารถสร้างการจำลองแบบ 3 มิติได้เป็นครั้งแรก เพื่อแสดงให้เห็นว่าลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นสูงสามารถส่งผลต่อและเปลี่ยนแปลงสุญญากาศควอนตัมได้แค่ไหน

ตีพิมพ์ใน Communications Physics ศึกษา⁴ รายละเอียดโดยใช้การสร้างแบบจำลองการคำนวณขั้นสูงเพื่อจำลองว่าเลเซอร์มีประสิทธิภาพแค่ไหนในการโต้ตอบกับสุญญากาศควอนตัม โดยเผยให้เห็นในกระบวนการที่โฟตอนสะท้อนออกจากกันและสร้างลำแสงใหม่ได้อย่างไร

การจำลองนี้ได้สร้างการผสมคลื่นสี่คลื่นในสุญญากาศ (FWM) ขึ้นมาใหม่ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ทำนายโดยฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งระบุว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้ารวมของพัลส์เลเซอร์ที่โฟกัสสามพัลส์สามารถทำให้คู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอนเสมือนในสุญญากาศมีขั้วได้ ส่งผลให้เกิดลำแสงเลเซอร์ใหม่ในสิ่งที่เรียกว่ากระบวนการ "แสงจากความมืด" 

“นี่ไม่ใช่แค่ความอยากรู้อยากเห็นทางวิชาการเท่านั้น แต่ยังเป็นก้าวสำคัญสู่การยืนยันผลเชิงควอนตัมในเชิงทดลอง ซึ่งจนถึงขณะนี้ยังเป็นเพียงทฤษฎีเป็นส่วนใหญ่”

– ผู้เขียนร่วมการศึกษา Peter Norreys ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด

การจำลอง ถูกวิ่งไป โดยใช้ซอฟต์แวร์จำลองขั้นสูง (OSIRIS) ซึ่งจำลองเลเซอร์ การโต้ตอบของลำแสง ด้วยพลาสมาหรือสสาร

โปรแกรมคอมพิวเตอร์ของเรามอบหน้าต่างสามมิติที่วิเคราะห์เวลาได้อย่างละเอียด เพื่อเข้าถึงปฏิสัมพันธ์สุญญากาศควอนตัม ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถเข้าถึงได้ ด้วยการประยุกต์ใช้แบบจำลองของเรากับการทดลองการกระเจิงแบบสามลำแสง เราจึงสามารถบันทึกลายเซ็นควอนตัมได้ครบถ้วน พร้อมข้อมูลเชิงลึกโดยละเอียดเกี่ยวกับบริเวณปฏิสัมพันธ์และช่วงเวลาสำคัญๆ

– ซิซิน (ลิลี่) จาง ผู้เขียนหลักของการศึกษาและนักศึกษาปริญญาเอกจากภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด

นักวิจัยใช้โมเดลเหล่านี้เพื่อออกแบบการทดลองในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น รูปร่างเลเซอร์และการจับเวลาของพัลส์ ยิ่งไปกว่านั้น การจำลองสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ ว่าแม้แต่ความไม่สมมาตรเล็กๆ น้อยๆ ในเรขาคณิตของลำแสงก็สามารถเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ได้อย่างไร และปฏิสัมพันธ์ดำเนินไปอย่างไรในแบบเรียลไทม์

นอกเหนือจากการช่วยวางแผนการทดลองเลเซอร์พลังงานสูงในอนาคต ทีมงานเชื่อว่าเครื่องมือนี้ยังสามารถช่วยค้นหาสัญญาณของอนุภาคย่อยอะตอมในสมมติฐาน เช่น แอกซิออน ซึ่งเป็นตัวเลือกชั้นนำสำหรับสสารมืดได้อีกด้วย

“การทดลองที่วางแผนไว้มากมายในโรงงานเลเซอร์ที่ทันสมัยที่สุดจะ ได้รับความช่วยเหลืออย่างมาก ด้วยวิธีการคำนวณแบบใหม่ของเราที่นำไปใช้ใน OSIRIS” ลุยส์ ซิลวา ศาสตราจารย์ประจำสถาบันเทคโนโลยีซูพีเรียร์ มหาวิทยาลัยลิสบอน ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าว “การผสมผสานระหว่างเลเซอร์ที่มีความเข้มสูงพิเศษ การตรวจจับที่ทันสมัย และการสร้างแบบจำลองเชิงวิเคราะห์และเชิงตัวเลขที่ล้ำสมัย คือรากฐานสำหรับยุคใหม่ของอันตรกิริยาระหว่างเลเซอร์กับสสาร ซึ่งจะเปิดโลกทัศน์ใหม่ให้กับฟิสิกส์พื้นฐาน”

การลงทุนในเทคโนโลยีเลเซอร์

เนื่องจากยังไม่มีเลเซอร์รังสีแกมมา ได้รับการตระหนักแล้วเราจะพิจารณาถึงศักยภาพการลงทุนของบริษัทที่ประกอบธุรกิจเทคโนโลยีเลเซอร์ทั่วไป 

เทคโนโลยี L3Harris (LHX ) เป็นผู้เล่นหลักในระบบโฟโตนิกส์ขั้นสูงและระบบเลเซอร์พลังงานสูงสำหรับการป้องกันประเทศและการบินและอวกาศ บริษัทผลิตระบบเลเซอร์หลากหลายประเภท ซึ่งขึ้นชื่อในเรื่องขนาดกะทัดรัดและประสิทธิภาพสูง 

ด้วยมูลค่าตลาด 50.7 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ หุ้นของ LHX ปัจจุบันซื้อขายอยู่ที่ 272.31 ดอลลาร์ เพิ่มขึ้น 29% นับตั้งแต่ต้นปี ก่อนหน้านี้ในเดือนนี้ หุ้นของบริษัททำจุดสูงสุดใหม่ที่ 280.52 ดอลลาร์ เพิ่มขึ้นมากกว่า 45% นับตั้งแต่จุดต่ำสุดในเดือนเมษายน ส่งผลให้กำไรต่อหุ้น (EPS) อยู่ที่ 8.96 และอัตราส่วนราคาต่อกำไร (P/E) อยู่ที่ 30.27

ผู้ถือหุ้น LHX สามารถรับผลตอบแทนจากเงินปันผลที่ 1.77%

ในด้านการเงินของบริษัท L3Harris Technologies รายงานรายได้ 5.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และมีคำสั่งซื้อ 8.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับไตรมาสที่ 2 ปี 2025 อัตรากำไรจากการดำเนินงานของบริษัทอยู่ที่ 10.5% และอัตรากำไรจากการดำเนินงานที่ปรับปรุงแล้วของกลุ่มธุรกิจอยู่ที่ 15.9% ขณะเดียวกัน กำไรต่อหุ้นปรับลด (Diluted EPS) อยู่ที่ 2.44 ดอลลาร์สหรัฐ ขณะที่กำไรต่อหุ้นปรับลดแบบ non-GAAP เพิ่มขึ้น 16% อยู่ที่ 2.78 ดอลลาร์สหรัฐ