|
Редкая звезда - ключ к разгадке тайны квантовой механики
|
|
|
|
Астрономы, возможно, только что подтвердили один из самых необычных аспектов квантовой механики: кажущееся пустым пространство может изменять поведение света. Это явление, называемое «вакуумным двулучепреломлением», было впервые предсказано почти 90 лет назад Вернером Гейзенбергом, одним из отцов-основателей квантовой механики. Он предположил, что даже идеальный вакуум должен быть полон «виртуальных частиц», которые быстро возникают и исчезают.
|
|
|
|
Астрономы, в том числе доктор Маркус Лоуэр из Технологического университета Суинберна, использовали свойства магнетара — редкого типа нейтронных звезд с самыми сильными магнитными полями во Вселенной — для изучения этой тайны квантовой механики.
|
|
|
|
Их наблюдения выявили, возможно, первое обнаружение вакуумного двулучепреломления в ультрасильном магнитном поле магнетара и могут открыть новые пути для исследования квантовой вселенной. Результаты были опубликованы 5 августа в журнале Nature.
|
|
|
|
В присутствии чрезвычайно мощного магнитного поля ожидается, что море виртуальных частиц Гейзенберга будет преломлять свет определенным образом, создавая вакуумное двулучепреломление. Только магнетары обладают достаточно сильными магнитными полями, чтобы этот квантовый эффект стал видимым.
|
|
|
|
|
|
|
Доктор Лоуэр входит в международную группу, которая наблюдала магнетар, известный как 1E 1547.0–5408 (или сокращенно 1E1547), используя телескоп NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), поддерживаемый рентгеновским телескопом NICER на Международной космической станции и радиотелескопом Murriyang в Парксе, принадлежащим и управляемым национальным научным агентством Австралии.
|
|
|
|
Наблюдения доктора Лоуэра, проведенные с помощью Murriyang, и последующий анализ с использованием суперкомпьютера Ngarrgu Tindebeek в Суинберне могут стать первым прямым обнаружением этого некогда теоретического квантового эффекта.
|
|
|
|
Доктор Лоуэр сказал, что, несмотря на предсказания еще в 1930-х годах, конкретное обнаружение вакуумного двулучепреломления до сих пор остается недостижимым. «Для обнаружения вакуумного двулучепреломления требуется магнитное поле, которое более чем в 100 миллионов раз сильнее любого из когда-либо созданных нами на Земле. К счастью, природа предоставила нам магнетары, которые являются идеальными космическими лабораториями для поиска этого эффекта».
|
|
|
|
Наблюдение почти с полюса
|
|
|
|
Тщательно отслеживая направление колебаний радиоволн, излучаемых магнетаром (их «состояние поляризации»), по мере его вращения, команда обнаружила, что магнитная и вращательная оси 1E 1547 почти совпадают и наблюдаются почти с полюса. Это сочетание магнитной и наблюдательной геометрии делает 1E 1547 идеальным местом для поиска вакуумного двулучепреломления.
|
|
|
|
Затем команда выявила два характерных признака вакуумного двулучепреломления вокруг магнетара: они обнаружили, что рентгеновские лучи, испускаемые магнетаром и улавливаемые IXPE, имеют чрезвычайно высокий уровень поляризации, и что направление поляризации привязано к магнитному полю 1E1547 так же, как и направление радиоволн.
|
|
|
|
«Из-за силы магнитного поля виртуальные частицы Гейзенберга выравниваются в направлении, в котором направлено поле», — сказал доктор Лоуэр. «Тщательно отслеживая направление колебаний радиоволн и рентгеновских лучей при вращении магнетара, команда обнаружила, что выравнивание магнитного и вращательного полюсов 1E1547 идеально подходит для обнаружения вакуумного двулучепреломления».
|
|
Доказательства еще нуждаются в подтверждении.
|
|
|
|
Если это подтвердится, это открытие откроет путь к пониманию того, как работают наши теории квантовой физики в одной из самых экстремальных сред во Вселенной.
|
|
|
|
Доктор Лоуэр заявил, что это важное открытие вскоре может быть подтверждено дополнительными данными и улучшенными компьютерными моделями, позволяющими лучше отличать сигнал вакуумного двулучепреломления от других процессов, происходящих вокруг магнетаров. «Имея эти будущие данные и обновленные модели, мы, наконец, сможем завершить исследование, начатое Гейзенбергом почти 90 лет назад».
|
|
|
|
Источник
|
