Новости космоса: Первые признаки странного квантового свойства пустого пространства?

Ноя 30, 2016 Леонид Гляделов

Изучая свет, испускаемый из чрезвычайно плотной и сильно намагниченной нейтронной звезды, астрономы, возможно, нашли первые наблюдательные признаки странного квантового эффекта, впервые предсказано в 1930 году.

Поляризация наблюдаемого света позволяет предположить, что пустое пространство вокруг нейтронной звезды является предметом квантового эффекта, известного как вакуумная двойная рефракция (vacuum birefringence).

Команда во главе с Roberto Mignani из INAF Милан (Италия), а также из Университета Зелена-Гора (Польша), использовали Очень Большой Телескоп (VLT) ESO для наблюдения нейтронной звезды RX J1856.5-3754, расположенной в 400 световых годах от Земли.

Нейтронные звезды являются очень плотными остаточными ядрами массивных звезд, которые были по крайней мере, в 10 раз более массивными, чем наше Солнце и которые взорвались как сверхновые в конце своей эволюции. Они также имеют большие магнитные поля, в миллиарды раз сильнее, чем у Солнца, которые пронизывают их наружную поверхность и окружающее пространство.

Эти поля настолько сильны, что они даже влияют на свойства пустого пространства вокруг такой звезды. Обычно вакуум представляется как абсолютная пустота, и свет может проходить через него без изменений. Но в квантовой электродинамике (КЭД), квантовая теория, описывающая взаимодействие фотонов и заряженных частиц, таких как электроны, пространство полно виртуальных частиц, которые постоянно появляются и аннигилируют. Очень сильные магнитные поля могут изменить это пространство таким образом, что оно влияет на поляризацию света, проходящего через него.

Mignani объясняет: "Согласно КЭД, высоко намагниченный вакуум ведет себя как призма для распространения света, эффект, известный как вакуумная двойная рефракция."

Среди многих предсказаний квантовой электродинамики, для вакуумной двойной рефракции до сих пор не хватало прямого экспериментального наблюдения. Попытки обнаружить ее в лаборатории пока не удалось на протяжении 80-ти лет, с тех пор как она была предсказана в статье Вернера Гейзенберга (известная как Принцип неопределенности) и Ганс Генрих Эйлера.

"Этот эффект может быть обнаружен только при наличии чрезвычайно сильных магнитных полей, таких как те, которые существуют вокруг нейтронных звезд. Это показывает, еще раз, что нейтронные звезды являются бесценными лабораториями для изучения фундаментальных законов природы." говорит Роберто Turolla (Университет Падуи, Италия).

После тщательного анализа данных VLT , Mignani и его команда обнаружила линейную поляризацию в значительной степени около 16%. Это , как они говорят, скорее всего, связано с усиливающим эффектом вакуумной двойной рефракции, происходящим в области пустого пространства, окружающего RX J1856.5 -3754.

"Это измерение, сделано впервые сейчас в видимом свете, а также прокладывает путь к подобным измерениям, которые будут проводиться на рентгеновских длинах волн," добавляет Kinwah Wu (UCL / MSSL, Великобритания).