Светлина от пулсар доказа, че вакуумът не е празен

© ESO
© ESO

Необичайна поляризация на светлината от пулсар в съзвездие Южна корона е доказателство, че вакуумът не е празно пространство от гледна точка на квантовата физика и че е пълен с постоянно раждащи се и изчезващи виртуални частици и античастици, става ясно от статия, публикувана в изданието MNRAS.

„В съответствие с теорията на квантовата електродинамика вакуумът в силно магнитно поле се държи като призма, разлагаща светлината на две съставки. Този ефект се нарича двойно пречупване на вакуума. Тази висока линейна поляризация на светлината на пулсара, която ние измерихме, не може да се обясни по никакъв друг начин, ако не отчитаме съществуването на този ефект“, казва Роберто Миняни (Roberto Mignani) от Института по астрофизика в Милано (Италия).

Днес учените смятат, че вакуумът, въпреки нашите представи, не се явява въплъщение на абсолютна празнина и просто пусто място. Той представлява, в съответствие със законите на квантовата физика, постоянно вълнуващо се „море“ от безкраен брой постоянно раждащи се и самоунищожаващи се двойки виртуални частици и античастици. Тяхното взаимодействие, според физиците, би трябвало по специфичен начин да влияе на поведението на атомите и светлината.

Например това квантово „море“ би трябвало по специален начин да влияе на поляризацията на светлината при наличието на силни магнитни полета, карайки я да се разлага и поляризира по такъв начин, както светлината се държи в някои природни кристали, като се разлага на два лъча. От 30-те години на миналия век учените говорят за съществуването на подобен ефект, но досега не са успявали да го фиксират.

Художествено изображение на поляризацията на светлината под действието на квантовите свойства на вакуума. © ESO/L. Calçada
Художествено изображение на поляризацията на светлината под действието на квантовите свойства на вакуума.
© ESO/L. Calçada

Миняни и колегите му за първи път са успели да видят как вакуумът кара светлината да се разделя на две половини, като наблюдавали пулсара RX J1856.5-3754 в съзвездие Южна корона с телескопа VLT, намиращ се във високопланинската обсерватория Паранал в Чили.

Пулсарите и неутронните звезди предсставляват свръхплътни концентрации на материя, възникващи от останките на големи звезди, изчерпали своите запаси от гориво. Те се явяват източници на свръхмощни магнитни полета, милиони пъти по-мощни от тези на Слънцето, което ги прави идеални „лаборатории“ за изучаване на квантовите свойства на вакуума.

Пулсарът RX J1856.5-3754 се намира само на 400 светлинни години от Земята и се отличава със сравнително „тих“ характер – той почти не излъчва радиовълни и не го заобикалят остатъци от свръхнови, които излъчват във всички диапазони. Това е позволило на европейските астрономи да го видят с оптичен телескоп и да измерят поляризацията на неговата светлина.

Както се оказало, светлината от тази неутронна звезда е била линейно поляризирана с 11-21%, което според астрофизиците би било невъзможно, ако вакуумът около пулсара не притежаваше „разделящите“ светлината свойства, предсказвани от теорията на квантовата електродинамика.

Бъдещите наблюдения на този ефект, както се надяват учените, ще помогнат той да се използва за изучаване на „атмосферата“ на неутронните звезди и на тайните на техните недра, състоящи се от екзотични форми материя.

Източник