Učinek, znan kot "vakuumsko birefringence", je bil napovedan pred 80 leti. Vendar so ga astronomi uspeli potrditi le z opazovanjem svetlobe šibke nevtronske zvezde.
Glede na kvantno fiziko vakuumski prostor ni povsem prazen - navidezni delci se pojavljajo iz neobstoja celo v praznih prazninah. Morda se zdi, da so sablasne vizije, toda astronomi menijo, da so zdaj sposobni opaziti motnje, ki jih povzročajo virtualni delci v dimni svetlobi, ki jo tvori gosta zvezdna zrno razgradne snovi.
Izkazalo se je, da je nevtronska zvezda RX J1856.5-3754, ki se nahaja približno 400 svetlobnih let od našega planeta. Raziskovalci so z uporabo ESO Large Telescope (VLT) v puščavi Atacama v Čilu odkrili kvantni učinek, ki je bil prvič napovedan leta 1930. Imenuje se »vakuumsko dvolom« in dokazi o njegovi prisotnosti lahko močno vplivajo na naše razumevanje delovanja celotnega vesolja.
Zdi se čudno, da lahko merimo kvantne učinke blizu površine nevtronske zvezde, oddaljene stotine svetlobnih let, vendar moramo preučiti najbolj ekstremne naravne »laboratorije« globokega vesolja, da bi razumeli drobne fizične pojave, ki imajo velik vpliv na astronomske podatke. V primeru RX J1856.5-3754 pa naj bi njegovo močno magnetno polje manipuliralo z navideznimi delci in jih izvleklo iz vakuuma, da bi ustvarilo prizmatični učinek v šibki svetlobi, ki jo generira nevtronska zvezda. Pojav navideznih delcev je v mnogih radovednih astrofizikalnih teorijah. Še posebej je to Hawkingov sevalni mehanizem, teorija, ki jo je fizik predstavil v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, kar kaže, da so črne luknje sposobne izhlapevanja. Ali je to tako in ali imajo navidezni delci določeno vlogo, ostaja vroča razprava. Kako lahko ti sovražni kvantni pojavi, ki vplivajo na magnetna polja, opazijo kakršnekoli učinke?
V klasični fiziki, če svetloba gre skozi vakuum, ostane nespremenjena. Vendar, če so dokazi pravilni in so delci prisotni v vakuumu neposredno okoli nevtronske zvezde, bo magnetno polje začelo interakirati z njimi, da bi manipuliralo svetlobo, ko gre skozi njih. Ta učinek napoveduje »kvantna elektrodinamika« - »KVED«.
Izkazalo se je, da je VLT zaznal čudno polarizacijo svetlobe, ki prihaja iz nevtronske zvezde, kar kaže na to, da je prišlo v poštev v vakuumu.
»V skladu s CEA se magnetizirani vakuum obnaša kot prizma širjenja svetlobe. Ta učinek se imenuje birefringence v vakuumu, «je povedal vodilni raziskovalec Roberto Mignani iz INAF Milano v Italiji in Univerza Zelena Gora na Poljskem.
»Ta učinek je mogoče opaziti samo v prisotnosti izjemno močnih magnetnih polj, kot so tiste, ki obdajajo nevtronske zvezde,« je dodal Roberto Turolla z Univerze v Padovi v Italiji. "To še enkrat kaže, da so nevtronske zvezde neprecenljivi laboratoriji za preučevanje temeljnih fizikalnih zakonov." Nevtronske zvezde so ostanki zvezd z našo deseto maso Sonca. Ko zmanjkajo vodikovega goriva, je eksplozija kot supernova. Ostaja le majhna in zelo gosta krog nevtronov (večinoma). Zanimivo je, da nevtronske zvezde ohranjajo kotni moment in magnetizem svojih starševskih zvezd, samo na ekstremnejših lestvicah.
Pulsarji so hitro rotirajoče nevtronske zvezde, ki veljajo za najbolj natančno "uro" vesolja, ki utripa s stalno hitrostjo. Ti dejavniki ustvarjajo idealne prostore nevtronskih zvezd za merjenje učinkov splošne teorije relativnosti in močnega magnetnega polja.
In zdaj z njihovo pomočjo želijo astronomi razkriti dokaze o kvantnem učinku, ki so ga teoretizirali pred približno 80 leti. Toda to je samo začetek.
"Polarizacijske meritve z naslednjo generacijo teleskopov (kot je ESO Incredibly Large Telescope) lahko igrajo ključno vlogo pri preskušanju napovedi QVED za vakuumsko birefringence," je dejal Mignani.
