Астрономите откриха отдавна търсен квантов ефект

---

Увеличаване

Тази илюстрация показва как светлината идваща от повърхността на силно намагнетизирана неутронна звезда (вляво) става линейно поляризирана, когато пътува през вакуума на космоса близо до звездата по пътя си към Земята (в дясно). Поляризацията на светлината в изключително силно магнитно поле показва, че празното пространство около неутронната звезда е подложено на квантов ефект, известен като двойно вакуумно пречупване, предсказано от квантовата електродинамика още през 1930 г., но не е бил наблюдаван до момента. Credit: ESO/L. Calçada

Изучаването на светлината, излъчвана от изключително плътна и силно намагнетизирана неутронна звезда е позволило астрономите да открият първите преки доказателства за един странен квантов ефект, прогнозиран още през 1930 год. Поляризацията на наблюдаваната светлина предполага, че празното пространство около неутронната звезда е подложено на ефекта, известен като "двойно вакуумно пречупване".

Неутронната звезда е "RX J1856.5-3754", която всъщност е една от най-близките до нас неутронни звезди, само на 400 светлинни години. Въпреки, че е сред най-близките, тя всъщност е една от най-бледите и астрономите могат да я изучават във видима светлина само с инструмента "FORS2" на VLT.

Неутронните звезди са много плътни обекти и притежават изключително мощни магнитни полета, често достигащи милиарди пъти магнитното поле на Слънцето. Те са толкова могъщи, че дори оказват въздействие на свойствата на празното пространство около тях.

Обикновения или лабораторен вакуум се смята като напълно празна област и светлината може да пътува през него практически безкрайно без да се променя. Но според квантовата електродинамика (QED), това е квантова теория описваща взаимодействието между фотоните и заредени частици като електроните, пространството се разглежда като кипяща област от виртуални частици, които се появяват и изчезват почти мигновено през цялото време. Екстремните магнитни полета могат да променят тези миниатюрни и абсолютно невидими за нас светлинки и това се отразява на поляризация на светлината пътуваща през тях.

Според квантовата електродинамика, силно намагнетизирания вакуум се държи като призма за разпространението на светлината, който ефект е известен като двойно вакуумно пречупване. За тази теория са потвърдени експериментално много предсказания, но вакуум двойното пречупване е едно от нещата, които са отбягвали до момента. Лабораторните експерименти не са успели вече 80 години след направената прогноза от Вернер Хайзенберг и Ханс Ойлер.

Проблемът е, че ефектът става уловим само около изключително силни магнитни полета, като тези около неутронни звезди и новото откритие показва, че неутронните звезди са безценни лаборатории, в които се изучават фундаментални закони на природата.

След внимателен анализ на данните, учените откриват линейна поляризация на светлината в значителна степен - около 16%. Това не може да е нищо друго освен ефекта на вакуум двойното пречупване и самото му засичане е връх на съвременната технология изискваща най-големите и най-ефективни телескопи в света, като VLT.

Високата линейна поляризация не може да се обясни с нито един модел без да се включи въпросния квантов ефект. Бъдещите телескопи, като "Европейския изключително голям телескоп" със сигурност ще изиграят решаваща роля при изучаването на този ефект и около други неутронни звезди. Освен нова, засичането на ефекта на двойното вакуумно пречупване във видима светлина проправя пътя и за подобни измервания но в рентгеновия диапазон, които данни могат да разкажат повече за случващото се в пространството около неутронните звезди.

---

• НеутронниЗвезди

• 1676
• 0
• Jan 30, 2017

---

Коментар