Электрический ток из ничего: теоретический расчет раскрыл тайну рождения ранней Вселенной

Физики из МФТИ рассчитали условия, при которых классическая формула эффекта Швингера перестает быть точной. Исследователи обнаружили, что при достаточно длинных импульсах электрического поля возникает каскадное рождение частиц, который значительно увеличивает итоговый ток. Работа основана на теоретическом моделировании в рамках скалярной электродинамики, поэтому результаты описывают поведение упрощенной системы и требуют подтверждения в более сложных моделях.
В этом материале:

Механизм рождения частиц из вакуума

Как считали физики

Где классическая формула дает сбой

Значение для ранней Вселенной

Механизм рождения частиц из вакуума

Согласно квантовой теории поля, вакуум не является абсолютно пустым. В нем постоянно возникают и исчезают пары виртуальных частиц и античастиц. В обычных условиях они существуют ничтожно малое время и аннигилируют. Однако сильное электрическое поле способно разорвать такую пару, передав частицам энергию и превратив их в реальные заряды. Этот процесс создает электрический ток, рожденный буквально из пустоты.
Явление получило название эффект Швингера. Чтобы оно стало заметным, напряженность поля должна достичь критического значения — примерно 1,3×10¹⁸ В/м. На сегодняшний день создать такое поле с помощью лазеров невозможно, поэтому исследование носит фундаментальный характер.