Международная группа астрономов получила данные, которые могут стать первым наблюдением одного из самых необычных эффектов, предсказанных квантовой механикой, – способности вакуума влиять на распространение света. Результаты исследования, которые могут дать новый инструмент для изучения квантовой вселенной, опубликованы в журнале Nature.
Эффект, известный как вакуумное двойное лучепреломление, почти 90 лет назад предсказал один из основателей квантовой механики Вернер Гейзенберг. Согласно его теории, абсолютный вакуум не является полной пустотой – в нем постоянно возникают и исчезают так называемые виртуальные частицы. Гейзенберг предположил, что сверхсильное магнитное поле может упорядочить эти частицы и заставить их влиять на проходящий сквозь них свет, поляризуя его.
Чтобы проверить эту гипотезу, учёные исследовали магнетар 1E 1547.0-5408 – редкий тип нейтронной звезды, обладающей самым мощным известным магнитным полем во Вселенной. Поле такого объекта более чем в 100 млн раз сильнее любого, которое можно создать в земных лабораториях. Это делает магнетары идеальными объектами для поиска предсказанного квантового эффекта.
Исследователи использовали данные рентгеновского поляриметра IXPE (NASA), телескопа NICER на борту МКС и австралийского радиотелескопа «Мурриянг» (обсерватория Паркс). Анализ данных, проведённый на суперкомпьютере Ngarrgu Tindebeek в Технологическом университете Суинберна, показал, что рентгеновское излучение магнетара сильно поляризовано. Направление поляризации оказалось жёстко связано с магнитным полем звезды, что полностью соответствует теоретической модели вакуумного двойного лучепреломления.
Благоприятные условия для наблюдения создал и тот факт, что оси вращения и магнитного поля магнетара почти совпадают, а сама звезда видна с Земли практически со стороны полюса. Учёные отмечают, что для окончательного подтверждения гипотезы необходимы дополнительные наблюдения и более сложное компьютерное моделирование. Это позволит отличить квантовый эффект от других физических процессов, происходящих вокруг магнетаров.
