Brytyjscy naukowcy odkryli, że światło może „spontanicznie generować się” w pobliżu dużych gwiazd neutronowych i czarnych dziur w wyniku oddziaływań kwantowych między próżnią a przechodzącymi przez nią promieniami kosmicznymi. Ich odkrycia zostały przedstawione w czasopiśmie Physical Review Letters.
Dzisiaj naukowcy uważają, że próżnia, wbrew naszym powszechnym przekonaniom, nie jest ucieleśnieniem absolutnej pustki, a jedynie pustą przestrzenią. Reprezentuje, zgodnie z prawami fizyki kwantowej, nieustannie poruszane „morze” nieskończonej liczby nieustannie rodzących się i samodestrukcyjnych par wirtualnych cząstek i antycząstek. Ich wzajemne oddziaływanie, zdaniem fizyków, powinno mieć szczególny wpływ na zachowanie atomów i światła.
Na przykład to kwantowe „morze” powinno mieć szczególny wpływ na polaryzację światła w obecności silnych pól magnetycznych, powodując jego rozszczepienie i polaryzację w taki sam sposób, jak światło zachowuje się w niektórych kryształach, powodując rozszczepienie go na dwie wiązki. O istnieniu takiego efektu naukowcy mówili od lat trzydziestych ubiegłego wieku, ale do tej pory nie byli w stanie tego odnotować.
Dziś astronomowie próbują znaleźć ślady jego istnienia, obserwując sygnały radiowe i inne rodzaje promieniowania emitowane przez pulsary, „martwe gwiazdy” o niezwykle silnych polach magnetycznych.
Noble i jego koledzy odkryli kolejną ciekawą manifestację tego, jak „morze” nieistniejących cząstek, które zamieszkują próżnię, może manifestować się w rzeczywistym świecie, analizując, co dzieje się z naładowanymi cząstkami, które przechodzą przez sąsiedztwo „martwych gwiazd”.
Naukowcy zwrócili uwagę na fakt, że kwantowe fluktuacje próżni i silne pola magnetyczne pulsarów będą wpływać nie tylko na zachowanie cząstek światła, ale w szczególny sposób „spowalniają” ruch różnych promieni kosmicznych, przyspieszanych do prędkości bliskich światłu.
Ten proces, wyjaśnia Noble, będzie w istocie bardzo podobny do dziwnego efektu odkrytego przez sowieckich fizyków prawie sto lat temu. Jeszcze w 1934 roku Paweł Czerenkow i Siergiej Wawiłow, eksperymentując z promieniowaniem gamma, zauważyli, że dostanie się do cieczy powoduje słabe, ale wyraźnie zauważalne świecenie, ponieważ promienie gamma wybijają elektrony i przyspieszają je do prędkości przekraczających prędkość światła w woda.
Przez długi czas fizycy nie wierzyli, że promieniowanie Czerenkowa może powstać w próżni, ponieważ prędkość światła w nim nie może zostać przekroczona. Obliczenia brytyjskich fizyków pokazują, że zasada ta jest naruszana, gdy promień kosmiczny lub wiązka przyspieszonych cząstek uderzy w sąsiedztwo pulsara lub impuls świetlny z super mocnego lasera.
Film promocyjny:
W tym drugim przypadku, jak zauważają fizycy, konieczne jest zbudowanie niezwykle silnego lasera zdolnego do przyspieszania elektronów do energii przekraczającej 1,3 teraelektronowolta, co dotychczas potrafią tylko najpotężniejsze zderzacze. Noble przyznaje, że takie źródła światła nie powstaną nawet w odległej przyszłości.
Z tego powodu naukowcy proponują poszukiwanie śladów istnienia tego zjawiska w pobliżu pulsarów, których pola magnetyczne są o około pięć rzędów wielkości silniejsze od tych, które generują najpotężniejsze istniejące lub powstające lasery.
Według autorów artykułu, praktycznie wszystkie wysokoenergetyczne promienie gamma emanujące z pulsarów milisekundowych mogą być generowane w wyniku podobnych oddziaływań kwantowych między próżnią a wysokoenergetycznymi promieniami kosmicznymi.
Czy można znaleźć to „spontaniczne” światło? Według Noble'a i jego współpracowników astrofizycy mogli już wykryć ślady jego istnienia. Faktem jest, że w 2009 roku teleskop promieniowania gamma Fermiego wykazał, że środek Drogi Mlecznej wytwarza niezwykle dużą ilość promieniowania gamma, którego jasność w wysokoenergetycznej części widma znacznie przekroczyła przewidywane teoretycznie wartości.
Następnie naukowcy myśleli, że mogły go wygenerować rozpady cząstek ciemnej materii, ale później astronomowie w to wątpili, nie stwierdziwszy takiego nadmiaru promieniowania w sąsiedniej galaktyce, Mgławicy Andromedy. Brytyjscy fizycy zakładają, że została ona wygenerowana nie przez tę niewidzialną substancję, ale przez odkryte przez nich zjawisko.
