Ученые установили, что космический вакуум имеет квантовую природу
08.01.2017 797 0
Свет, который излучает чрезвычайно плотная нейтронная звезда RX J1856.5-3754, обладающая сильнейшим магнитным полем и расположенная от нашей планеты на расстоянии 400 световых лет, попал в объектив Very Large Telescope, что дало возможность ученым увидеть странный квантовый эффект, о существовании которого теоретически стало известно еще в 1930-х годах. Свет имеет необычную поляризацию, который может свидетельствовать о том, что в космосе, в области нейтронной звезды образуется квантовый эффект двойного преломления луча в вакууме, возникающий, в свою очередь, под воздействием магнитного поля нейтронной звезды.
Данная нейтронная звезда находится ближе всего к нашей планете из всех нейтронных звезд, но, несмотря на это, в видимом диапазоне ее тусклый свет ученые сумели зарегистрировать лишь с помощью специального инструмента FORS2, являющегося частью телескопа VLT, который установлен в Чили, в обсерватории Паранал.
Необходимо отметить, что нейтронные звезды являются очень плотными остатками ядер больших звезд, примерно в десять массивнее Солнца, которые свой жизненный цикл закончили взрывом сверхновых. У нейтронных звезд имеется магнитное поле, которое в миллиарды раз сильнее магнитного поля Солнца, и оно оказывает влияние на пространство и время в том районе, который прилегает к данной нейтронной звезде.
Принято считать, что при наличии нормальных условий вакуум – это абсолютная пустота, через которую свободно проходит свет, не преломляясь, не искажаясь и не испытывая других внешних воздействий. В то же время, один из разделов квантовой теории – квантовая электродинамика – которая описывает взаимодействие фотонов света и заряженных частиц, утверждает, что в вакууме полно «виртуальных частиц», возникающих буквально ниоткуда и в больших количествах, существующих очень короткое время и вновь исчезающих. В этот процесс могут вмешиваться сильные магнитные поля, меняя свойства этих виртуальных частиц. При этом время существования этих частиц также изменяется, таким образом вакуум может менять поляризацию света, который через него проходит.
Подобно многим аспектам квантовой теории, до недавнего времени у ученых не было возможностей экспериментально подтвердить факт существования эффекта двойного лучепреломления в вакууме. После того, как восемь десятков лет назад была опубликована статья немецких физиков Вернера Гейзенберга и Ганса Генриха Юлера, ученые не могли даже в лабораторных условиях воспроизвести данный эффект.
По словам ученого из итальянского университета Падуи Роберто Туролья, данный эффект можно обнаружить исключительно в космосе при наличии мощных магнитных полей, в частности, магнитных полей нейтронных звезд. По своей сути, нейтронные звезды являются уникальными космическими лабораториями, при помощи которых можно изучать основные физические процессы и явления.
Учеными был обнаружен свет с линейной поляризацией в свете от нейтронной звезды RX J1856.5-3754. Доля обнаруженного света в общем потоке составляла порядка 16 процентов. Согласно предположениям ученых, столь значительное количество поляризованного света, можно объяснить исключительно воздействием эффекта двойного лучепреломления в условиях вакуума. Исследователи отмечают, что высокую степень линейной поляризации нельзя объяснить с помощью существующих моделей, если в них будет отсутствовать эффект двойного квантового лучепреломления в вакууме.
Ученые планируют с помощью телескопов нового поколения провести дополнительные измерения поляризации света, благодаря чему они надеются не только лучше изучить эффект двойного преломления лучей в вакууме в районе нейтронных звезд, но и найти другие эффекты, которые определяются теорией о квантовой природе вакуума и квантовой теорией. Первый шаг к намеченной цели – это, по словам исследователей, измерение поляризации фотонов рентгеновского диапазона и прочих электромагнитных диапазонов.
Данная нейтронная звезда находится ближе всего к нашей планете из всех нейтронных звезд, но, несмотря на это, в видимом диапазоне ее тусклый свет ученые сумели зарегистрировать лишь с помощью специального инструмента FORS2, являющегося частью телескопа VLT, который установлен в Чили, в обсерватории Паранал.
Необходимо отметить, что нейтронные звезды являются очень плотными остатками ядер больших звезд, примерно в десять массивнее Солнца, которые свой жизненный цикл закончили взрывом сверхновых. У нейтронных звезд имеется магнитное поле, которое в миллиарды раз сильнее магнитного поля Солнца, и оно оказывает влияние на пространство и время в том районе, который прилегает к данной нейтронной звезде.
Принято считать, что при наличии нормальных условий вакуум – это абсолютная пустота, через которую свободно проходит свет, не преломляясь, не искажаясь и не испытывая других внешних воздействий. В то же время, один из разделов квантовой теории – квантовая электродинамика – которая описывает взаимодействие фотонов света и заряженных частиц, утверждает, что в вакууме полно «виртуальных частиц», возникающих буквально ниоткуда и в больших количествах, существующих очень короткое время и вновь исчезающих. В этот процесс могут вмешиваться сильные магнитные поля, меняя свойства этих виртуальных частиц. При этом время существования этих частиц также изменяется, таким образом вакуум может менять поляризацию света, который через него проходит.
Подобно многим аспектам квантовой теории, до недавнего времени у ученых не было возможностей экспериментально подтвердить факт существования эффекта двойного лучепреломления в вакууме. После того, как восемь десятков лет назад была опубликована статья немецких физиков Вернера Гейзенберга и Ганса Генриха Юлера, ученые не могли даже в лабораторных условиях воспроизвести данный эффект.
По словам ученого из итальянского университета Падуи Роберто Туролья, данный эффект можно обнаружить исключительно в космосе при наличии мощных магнитных полей, в частности, магнитных полей нейтронных звезд. По своей сути, нейтронные звезды являются уникальными космическими лабораториями, при помощи которых можно изучать основные физические процессы и явления.
Учеными был обнаружен свет с линейной поляризацией в свете от нейтронной звезды RX J1856.5-3754. Доля обнаруженного света в общем потоке составляла порядка 16 процентов. Согласно предположениям ученых, столь значительное количество поляризованного света, можно объяснить исключительно воздействием эффекта двойного лучепреломления в условиях вакуума. Исследователи отмечают, что высокую степень линейной поляризации нельзя объяснить с помощью существующих моделей, если в них будет отсутствовать эффект двойного квантового лучепреломления в вакууме.
Ученые планируют с помощью телескопов нового поколения провести дополнительные измерения поляризации света, благодаря чему они надеются не только лучше изучить эффект двойного преломления лучей в вакууме в районе нейтронных звезд, но и найти другие эффекты, которые определяются теорией о квантовой природе вакуума и квантовой теорией. Первый шаг к намеченной цели – это, по словам исследователей, измерение поляризации фотонов рентгеновского диапазона и прочих электромагнитных диапазонов.
| |
| Читайте также |
