Астрономы зафиксировали предсказание квантовой механики

Астрономы, возможно, впервые стали свидетелями одного из самых необычных предсказаний квантовой механики — явления, известного как «двулучепреломление вакуума». При этом феномене даже пустое пространство модифицирует распространение света под воздействием сверхсильного магнитного поля. Исследование было опубликовано в авторитетном журнале Nature.

Этот эффект был предсказан еще 90 лет назад одним из основателей квантовой механики, Вернером Гейзенбергом. Согласно его теории, вакуум не является пустым: в нем постоянно возникают и исчезают так называемые «виртуальные частицы». В условиях достаточно мощного магнитного поля эти частицы выстраиваются вдоль его направления, тем самым изменяя преломление света. Однако для реализации этого эффекта требуется поле, в сотни миллионов раз превышающее те, что когда-либо удавалось создать на Земле.

«К счастью, природа предоставила нам магнитары — уникальные космические лаборатории для изучения этого эффекта», — отметил один из участников исследования, сотрудник Технологического университета Суинберна, Маркус Лоуэр. Магнитары представляют собой редкие нейтронные звезды с экстремально сильными магнитными полями, которые идеально подходят для поиска предсказанного Гейзенбергом явления.

Научная команда провела исследование магнитара 1E 1547.0−5408 с помощью рентгеновского телескопа NASA IXPE, а также аппарата NICER, расположенного на борту Международной космической станции (МКС), и австралийского радиотелескопа Parkes. Отслеживая изменения в излучении звезды в процессе ее вращения, исследователи выяснили, что магнитная и вращательная оси магнитара почти совпадают, что позволяет наблюдать его почти «с полюса». Такая геометрическая конфигурация оказалась почти идеальной для поиска эффекта.

Далее исследователи обнаружили два ключевых признака. Во-первых, рентгеновское излучение магнитара оказалось значительно поляризованным, а направление этой поляризации было связано с магнитным полем таким же образом, как и в радиодиапазоне — именно этого ожидали от двулучепреломления вакуума. Для окончательного подтверждения своих выводов и различения их от других процессов, происходящих вокруг магнитара, ученым потребуются новые наблюдения и более точные компьютерные модели.

Читайте также: