Dwójłomność próżniowa to bardzo niezwykłe zjawisko kwantowe, które zaobserwowano tylko na poziomie atomowym. W teorii może wystąpić np. W pobliżu gwiazd neutronowych. Ze względu na obecność bardzo silnych pól magnetycznych, obszary z pojawiającą się i znikającą materią mogą pojawiać się w pobliżu takich gwiazd chaotycznie.
W latach trzydziestych XX wieku niemieccy fizycy Werner Heisenberg i Hans Heinrich Oyler opracowali teorię, że namagnesowana próżnia może zachowywać się jak pryzmat w stosunku do przechodzącego przez nią światła.
Niedawno naukowcy z włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki i Uniwersytetu Zelenogur (Polska) byli świadkami tej niezwykłej właściwości próżni. Korzystając z Very Large Telescope (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego, naukowcy pod kierunkiem Roberto Mignaniego obserwowali gwiazdę RX J1856.5-3754, znajdującą się 400 lat świetlnych od nas.
Gwiazdy neutronowe są zwykle bardzo zwarte, ale dziesiątki razy masywniejsze niż nasze Słońce. Z tego powodu mają bardzo silne pola magnetyczne. Próżnia w swoim normalnym stanie (przynajmniej według Einsteina i Newtona) nie przejawia się w żaden sposób, a światło może się przez nią rozchodzić bez żadnych zmian. Jednak zgodnie z elektrodynamiką kwantową (QED) przestrzeń jest wypełniona nieskończenie pojawiającymi się i znikającymi wirtualnymi cząstkami. Bardzo silne pola magnetyczne, takie jak te powszechnie występujące w pobliżu gwiazd neutronowych, mogą modyfikować właściwości przestrzeni.
Korzystając z nowego sprzętu chilijskiego Very Large Telescope, naukowcom udało się zaobserwować gwiazdę neutronową w widmie widzialnym, skutecznie przekraczając granice istniejącej technologii obserwacyjnej.
Badanie gwiazdy RX J1856.5-375 wykazało znaczny poziom polaryzacji liniowej (16 procent), co naukowcy zinterpretowali jako konsekwencję efektu dwójłomności próżni.
„Wysoki poziom polaryzacji, który zaobserwowaliśmy w przypadku VLT, jest bardzo trudny do wyjaśnienia za pomocą naszych obecnych modeli, chyba że mówimy o wpływie dwójłomności próżni przewidzianej 80 lat temu przez elektrodynamikę kwantową” - mówi Mignani.
Mignani powiedział, że dzięki przyszłym i potężniejszym teleskopom naukowcy będą mogli dowiedzieć się więcej o tym niezwykłym efekcie kwantowym, obserwując inne gwiazdy neutronowe.
Film promocyjny:
"Pomiary poziomów polaryzacji przy użyciu teleskopów nowej generacji, na przykład tego samego Europejskiego Ekstremalnie Dużego Teleskopu ESO (EELT), mogą odegrać kluczową rolę w testowaniu prognoz elektrodynamiki kwantowej w kwestii efektów dwójłomności próżniowej w pobliżu większości gwiazd neutronowych" - zauważa naukowiec.
„To pierwsze badania w zakresie widzialnym. Dalsze obserwacje można również przeprowadzić w zakresie długości fal promieniowania rentgenowskiego”- dodaje badacz Kinwa Wu.
NIKOLAY KHIZHNYAK