Efectul, cunoscut sub numele de "birefringență în vid", a fost prezis acum 80 de ani. Dar astronomii au reușit să o confirme numai observând lumina unei stele neutre neutronice.
Conform fizicii cuantice, spațiul vidului nu este complet gol - particulele virtuale apar din lipsă chiar și în golurile goale. Ele pot părea a fi viziuni fantomatice, dar astronomii cred că acum sunt capabili să observe interferența cauzată de particulele virtuale în lumina slabă generată de nuggetul dens de stea al substanței care descompune.
Sa dovedit a fi o stea neutronică RX J1856.5-3754, situată la aproximativ 400 de ani lumină de planetele noastre. Cercetătorii, folosind telescopul ESO foarte mare (VLT) din deșertul Atacama, Chile, au descoperit efectul cuantic, anticipat pentru prima dată în 1930. Se numește "birefringență în vid", iar dovezile prezenței sale pot afecta foarte mult înțelegerea noastră asupra funcționării întregului univers.
Ar fi ciudat să putem măsura efectele cuantice în apropierea suprafeței unei stele neutronice la sute de ani-lumină distanță, dar trebuie să studiem cele mai extreme "laboratoare" naturale ale spațiului adânc pentru a înțelege fenomenele fizice minuscule care au un impact enorm asupra datelor astronomice. Și în cazul lui RX J1856.5-3754, se crede că câmpul său magnetic puternic manipulează particulele virtuale și le scoate din vid pentru a crea un efect asemănător prismei în lumina slabă generată de o stea neutronică. Fenomenul particulelor virtuale constă în numeroase teorii astrofizice curioase. În special, mecanismul de radiații Hawking, o teorie propusă de un fizician în anii 1970, sugerează că găurile negre sunt capabile să se evapore. Indiferent dacă acest lucru este și dacă particulele virtuale joacă un anumit rol, acesta rămâne subiectul unei dezbateri aprinse. Cum pot aceste fenomene cuantice fantastice interacționând cu câmpurile magnetice să aibă efecte observabile?
În fizica clasică, dacă lumina trece printr-un vid, rămâne neschimbată. Cu toate acestea, dacă probele sunt corecte și particulele sunt prezente într-un vid direct în jurul stelei neutronice, câmpul magnetic va începe să interacționeze cu ele pentru a manipula lumina în timp ce trece prin ele. Acest efect este prezis de "electrodinamica cuantica" - "KVED".
Se pare că VLT a detectat o polarizare ciudată a luminii care ieșea dintr-o stea neutronică, sugerând că birefringența în vid a intrat în joc.
"Conform CEA, un vid magnetizat se comportă ca o prismă de propagare a luminii. Acest efect se numește birefringență în vid ", a declarat cercetătorul de plumb Roberto Mignani de la INAF Milan din Italia și Universitatea din Zelena Góra din Polonia.
"Acest efect poate fi observat numai în prezența unor câmpuri magnetice incredibil de puternice, precum cele din jurul stelelor neutronice", a adăugat Roberto Turolla de la Universitatea din Padova, Italia. "Aceasta arată încă o dată că stelele neutronice sunt laboratoare inestimabile pentru studiul legilor fizice fundamentale". Stelele neutre sunt resturi de stele cu o zecime din masa noastră a Soarelui. Când se scurge din combustibil pe bază de hidrogen, există o explozie ca o supernova. Numai o sferă mică și foarte densă de neutroni rămâne (mai ales). Interesant este faptul că stelele neutronice păstrează impulsul și magnetismul stelelor părinte, numai pe scale mai extinse.
Pulsars sunt stele rotative cu neutroni, considerate a fi cel mai precis "ceas" al Universului, care clipește la o viteză constantă. Acești factori fac stelele neutronice locuri ideale pentru a măsura efectele teoriei generale a relativității și a unui câmp magnetic puternic.
Iar acum, cu ajutorul lor, astronomii doresc să dezvăluie dovezile efectului cuantic, pe care au teoretizat-o acum mai bine de 80 de ani. Dar acesta este doar începutul.
"Masuratorile de polarizare prin telescopul urmatoarei generatii (cum ar fi ESO Telescopul incredibil de mare) pot juca un rol crucial in testarea predictiei QVED a birefringentei in vid", a spus Mignani.
