牛津物理學家突破性發現：用雷射讓量子真空「憑空發光」

最新研究顯示，宇宙真空其實一點都不「空」！英國牛津大學與葡萄牙里斯本高等理工學院的科學家運用超高強度雷射，成功在電腦模擬中讓量子真空產生「無中生有」的光束。這項突破性研究首次以3D即時模擬呈現「真空四波混頻」效應，為驗證量子理論開闢新途徑。

研究團隊使用改良版OSIRIS模擬軟體，精準重現三束聚焦雷射電磁場激發虛擬粒子對（電子-正子對）的過程。當這些虛擬粒子如同撞球般互相碰撞時，竟意外產生第四道光束——真正實現了「從虛無中創造光」的量子奇觀。論文共同作者牛津大學物理系Peter Norreys教授強調：「這絕非單純的學術好奇，而是邁向實驗驗證量子效應的重要里程碑。」

這項研究來得正是時候！隨著英國「火神20-20」、歐洲「極端光基礎設施」(ELI)與中國「極端光科學裝置」(SEL)等新一代超高功率雷射設施陸續啟用，科學界將首度有機會在實驗室中觀測到「光子-光子散射」現象。美國羅徹斯特大學的OPAL雙光束25拍瓦雷射設施，更已將此現象列為三大旗艦實驗之一。

主導研究的牛津物理系博士生張子欣（Lily Zhang）解釋：「我們的程式提供前所未有的3D時序解析視窗，能完整捕捉量子特徵訊號。」團隊已成功建立基準模型，未來將進一步探索特殊雷射結構與飛秒脈衝等更複雜情境。

這套模擬工具不僅能最佳化實驗設計，更可能幫助尋找軸子（axion）等暗物質候選粒子。共同作者里斯本高等理工學院Luis Silva教授指出：「結合超高強度雷射、尖端偵測技術與創新模擬方法，我們正開啟鐳射-物質互動作用的新紀元，為基礎物理學開拓全新視野。」

該突破性研究成果已刊登於2025年6月的《通訊-物理》期刊，為量子物理研究樹立重要里程碑。