Вчені з’ясували, як світло може «самозароджуватися» в порожнечі вакууму
Британські вчені виявили, що світло може «самозароджуватися» в околицях великих нейтронних зірок і чорних дір завдяки квантовим взаємодій між вакуумом і пролітають через нього космічними променями. Їх висновки були представлені в журналі Physical Review Letters, повідомляє РІА Новини.
«Ми звикли вважати, що нічого не може виникнути сама по собі в абсолютно чистому вакуумі. Але це зовсім не так з точки зору сучасної квантової фізики — всередині цієї порожнечі ховається маса цікавих сюрпризів », — розповідає Адам Ноубл з університету Стратклайда в Глазго (Шотландія).
Сьогодні вчені вважають, що вакуум, всупереч нашим повсякденним уявленням, не є втіленням абсолютної порожнечі і просто порожнім місцем. Він являє, відповідно до законів квантової фізики, що постійно хвилюється «море» з нескінченного числа постійно народжуються і самознищується пар віртуальних частинок і античастинок. Їх взаємодія, на думку фізиків, має особливим чином впливати на поведінку атомів і світла.
Наприклад, це квантове «море» має особливим чином впливати на поляризацію світла при наявності сильних магнітних полів, змушуючи його розщеплюватися і поляризуватися таким же чином, як світло веде в себе в деяких кристалах, які змушують його розпастися на два променя. Про існування подібного ефекту вчені говорять з тридцятих років минулого століття, проте їм не вдавалося його зафіксувати до теперішнього часу.
Сьогодні астрономи намагаються знайти сліди його існування, спостерігаючи за радіосигналами і іншими типами випромінювання, що виходять від пульсарів, «мертвих зірок», що володіють надзвичайно потужним магнітним полем.
Ноубл і його колеги відкрили ще одне цікаве прояв того, як «море» неіснуючих частинок, що населяє порожнечу вакууму, може проявляти себе в реальному світі, аналізуючи те, що відбувається з зарядженими частинками, які проходять через околиці «мертвих зірок».
Вчені звернули увагу на те, що квантові флуктуації вакууму і потужні магнітні поля пульсарів будуть впливати не тільки на поведінку частинок світла, але особливим чином «гальмувати» рух різних космічних променів, розігнаних до близькосвітлових швидкостей.
Цей процес, як пояснює Ноубл, буде дуже схожий за своєю суттю на цікавий ефект, відкритий радянськими фізиками майже сто років тому. Ще в 1934 році Павло Черенков і Сергій Вавилов помітили, експериментуючи з гамма-випромінюванням, що його потрапляння в рідина викликає в ній слабке, але добре помітне світіння завдяки тому, що гамма-промені вибивають електрони і розганяють їх до швидкостей, що перевищують швидкість світла в воді.
Довгий час фізики не вважали, що черенковское випромінювання може виникнути в вакуумі, так як швидкість руху світла в ньому неможливо перевищити. Розрахунки британських фізиків показують, що це правило порушується при попаданні космічного променя або пучка прискорених частинок в околиці пульсара або світлового імпульсу надпотужного лазера.
В останньому випадку, як зазначають фізики, необхідно побудувати надзвичайно потужний лазер, здатний прискорювати електрони до енергій, що перевищують 1,3 тераелектронвольт, що поки можуть зробити тільки найпотужніші колайдери. Такі джерела світла, як визнає Ноубл, що не будуть побудовані навіть в далекому майбутньому.
З цієї причини вчені пропонують шукати сліди існування цього феномена в околицях пульсарів, чиї магнітні поля приблизно на п’ять порядків сильніше, ніж ті електричні поля, які породжують найпотужніші існуючі або споруджувані лазери.
Як вважають автори статті, практично всі гамма-випромінювання високих енергій, що виходить від мілісекунд пульсарів, може бути породжене подібними квантовими взаємодіями між вакуумом і космічними променями високих енергій.
Чи можна знайти цей «самозародівшейся» світло? На думку Ноубла і його колег, астрофізики вже могли виявити сліди його існування. Справа в тому, що в 2009 році гама-телескоп «Фермі» показав, що центр Чумацького Шляху виробляє незвично багато гамма-випромінювання, яскравість якого в високоенергетичної частини спектру помітно перевищувала теоретично передбачені значення.
Тоді вчені вважали, що його могли породити розпади частинок темної матерії, однак пізніше астрономи засумнівалися в цьому, не знайшовши подібного надлишку випромінювання в сусідній галактиці Туманність Андромеди. Британські фізики припускають, що воно було породжене не цією невидимою субстанцією, а відкритим ними феноменом.
Источник: NEWS.am
