每日科学2010年12月8日，只要具备合适的条件，有一个超高强度的激光束和一个两英里长的粒子加速器，就可能从虚无创造出某些物质，这是密歇根大学（University of Michigan）的研究人员说的。

　　科学家和工程师们已经推算出的新方程显示，高能电子束结合强激光脉冲会撕裂真空，生成基本的物质和反物质成分，并引发一连串的事件，生成额外的配对粒子和反粒子。

　　“现在我们可以计算出，从一个单一的电子就可以产生数百个粒子。我们相信，在自然界，这发生在脉冲星（pulsars）和中子星（neutron stars）附近，”伊戈尔•索考娄乌（Igor Sokolov）说，他是工程研究员，一起进行这项研究的还有副研究员约翰•尼斯（John Nees），退休的电子工程教授杰勒德•牟娄（Gerard Mourou）和他们的法国同行。

　　这项研究的核心是这样一个理念，那就是真空并不是真的什么也没有。

　　“更好的说法来自理论物理学家保罗•迪拉克（Paul Dirac），他认为，真空或者虚无是相结合的物质和反物质——粒子与反粒子。它们密度巨大，但是我们不能探测到真空中的任何物质，因为它们的可见效果完全互相抵消，”索考娄乌说。

　　物质和反物质相互泯灭，只要它们一接触就会这样，在正常情况下都是这样。

　　“但是在一个强大的磁场中，这种毁灭一般是一种坍塌机制（sink mechanism），会成为新的粒子源，尼斯说，“在毁灭的过程中，伽马光子（gamma photons）会出现，这就可以产生更多的电子和正电子。”

　　伽玛光子就是高能光粒子。一个正电子（positron）就是一个反电子（anti-electron），也就是一个镜像粒子（mirror-image particle），属性与电子相同，但却是一个与电子相反的正电荷。

　　研究人员认为，这项工作是一个理论突破，是“理论上的质的飞跃”。

　　上世纪90年代末的一项实验曾试图从真空创造物质，就是从真空伽玛光子和随机电子-正电子对中创造。这些新的方程使这项工作前进了一步，可以模拟强激光场怎样促进生成更多的粒子，这些粒子数量超过粒子加速器最初注入实验中的粒子。

　　“如果电子能够在很短的时间变成三个粒子，那就意味着它不再是一个电子了，”索考娄乌说。“电子理论是基于这样的事实，那就是电子永远是电子。但是在我们的计算中，每一组带电粒子都变成了相结合的三个粒子，再加上一些光子。”

　　研究人员已经开发出一种工具，将把他们的方程应用到未来的实践中，只是规模非常小，采用的是“大力士”（ HERCULES）激光器，就在密歇根大学进行。为了验证他们理论的潜能，一个大力士型号激光器会安装在粒子加速器中，比如在SLAC国家加速器实验室（SLAC National Accelerator Laboratory），这个实验室在斯坦福大学。这样的基础设施当前还未进行规划。

　　这项研究有可能用于惯性约束核聚变（inertial confinement fusion），可以利用核聚变反应产生更清洁的能源，研究者说。

　　对于索考娄乌而言，这是令人着迷的，从哲学的视角来看就是这样。

　　“基本的问题就是什么是真空，什么是虚无，这超越了科学，”他说。“这深深地根植于我们理论物理学思维的底层，也使我们可以从哲学上感悟万事万物，感悟现实，感悟人生，甚至感悟这一宗教性的问题，就是世界是不是产生于虚无。”

　　有关这项研究的论文发表在《物理评论通讯》（Physical Review Letters）。

　　索考娄乌是一位研究员，就在空间物理学研究实验室工作，这个实验室属于大气、海洋和空间科学系。尼斯是超速光学中心（Center for Ultrafast Optical Science）的副研究员，也在电气工程和计算机科学系兼任副教授。牟娄是A.D.摩尔杰出大学（A.D. Moore Distinguished University）电机工程退休教授，目前在法国激光研究院（Institut de la Lumiere Extreme）。参与研究的还有娜塔丽亚M•瑙莫瓦（Natalia M. Naumova），以及法国光学应用实验室（Laboratoire d 'Optique Appliquee）。

　　这项研究部分支持来自能源部。