space

Двойное лучепреломление в вакууме

Как сообщается на сайте Европейской южной обсерватории (ESO), выполненные на VLT наблюдения нейтронной звезды, возможно, подтверждают предсказание свойств вакуума, сделанное 80 лет назад.

Исследуя на Очень Большом Телескопе ESO излучение необычно плотной и обладающей очень сильным магнитным полем нейтронной звезды, астрономы, возможно, обнаружили первое наблюдательное подтверждение необычного квантового эффекта, впервые предсказанного в 1930-х годах. Наблюдаемая поляризация света говорит о том, что вакуум – пустое пространство вокруг нейтронной звезды – подвержен квантовому эффекту двойного лучепреломления.

Группа исследователей из INAF (Италия) и университета города Зелена Гура (Польша) под руководством Роберто Миньяни использовала Очень Большой Телескоп ESO (VLT) в обсерватории Параналь в Чили для наблюдений нейтронной звезды RX J1856.5-3754, находящейся на расстоянии около 400 световых лет от Земли.

Несмотря на то, что это одна из ближайших к нам нейтронных звезд, она крайне слабая и для ее наблюдений в видимых лучах понадобилась вся мощь установленного на VLT приемника FORS2, на пределе современной оптической техники.

Нейтронные звезды представляют собой сверхплотные ядра массивных — по меньшей мере в 10 раз более массивных, чем Солнце — звезд, которые в конце своей эволюции взорвались в виде сверхновых. У этих объектов также очень сильные магнитные поля, в миллиарды раз сильнее, чем у Солнца, которые пронизывают поверхностные слои этих звезд и окружающее их пространство.

Эти поля так сильны, что они влияют даже на свойства пустоты – вакуума – вокруг нейтронных звезд. В нормальном состоянии вакуум ничем не проявляет себя, свет распространяется через него без изменений. Но согласно квантовой электродинамике (QED) – квантовой теории, описывающей взаимодействие между фотонами и заряженными частицами, такими, как электроны – вакуум заполнен постоянно возникающими и исчезающими виртуальными частицами. Очень сильные магнитные поля могут модифицировать свойства пространства и поляризовать проходящий сквозь него свет.
«В рамках QED сильно намагниченный вакуум по отношению к проходящему сквозь него свету ведет себя как призма. Этот эффект и называется двойным лучепреломлением в вакууме», – пояснил Роберто Миньяни.
Однако, до сих пор, в отличие от многих других предсказаний QED, двойное лучепреломление в вакууме не получало прямого экспериментального подтверждения. В течение 80 лет после того, как это явление было предсказано в статье Вернера Гейзенберга, знаменитого своим принципом неопределенности, и Ганса Генриха Эйлера, все попытки зарегистрировать его в лаборатории проваливались.

Тщательно проанализировав данные, полученные на VLT, ученые обнаружили значительную – на уровне примерно 16% – линейную поляризацию, которую они интерпретировали как следствие эффекта вакуумного двойного лучепреломления в пространстве, окружающем RX J1856.5-3754.

Исследователи настроены очень оптимистически в отношении дальнейшего прогресса в этой области исследований, которого следует ожидать с появлением еще более мощных телескопов.

Поделиться с друзьями: