Vakuový dvojlom je velmi neobvyklý kvantový jev, který byl pozorován pouze na atomové úrovni. Teoreticky se může vyskytnout například poblíž neutronových hvězd. V důsledku přítomnosti velmi silných magnetických polí se mohou oblasti s objevující se a mizející hmotou objevovat chaoticky poblíž takových hvězd.
Ve 30. letech 20. století němečtí fyzici Werner Heisenberg a Hans Heinrich Ouler vyvinuli teorii, že magnetizované vakuum se může chovat jako hranol, pokud jde o světlo, které jím prochází.
V poslední době byli vědci z Italského národního ústavu astrofyziky a Zelenogurské univerzity (Polsko) svědky této neobvyklé vakuové vlastnosti. Pomocí velmi velkého dalekohledu (VLT) Evropské jižní observatoře pozorovali vědci pod vedením Roberta Mignaniho hvězdu RX J1856.5-3754, která se nachází 400 světelných let daleko.
Neutronové hvězdy jsou obvykle velmi kompaktní, ale mnohokrát masivnější než naše Slunce. Z tohoto důvodu mají velmi silná magnetická pole. Vakuum v jeho normálním stavu (alespoň podle Einsteina a Newtona) se nijak neprojevuje a světlo se v něm může šířit bez jakýchkoli změn. Podle kvantové elektrodynamiky (QED) je však prostor vyplněn nekonečně se objevujícími a mizejícími virtuálními částicemi. Velmi silná magnetická pole, jako jsou ta, která se běžně nacházejí poblíž neutronových hvězd, mohou modifikovat vlastnosti prostoru.
Pomocí nového vybavení z chilského velmi velkého dalekohledu dokázali vědci pozorovat neutronovou hvězdu ve viditelném spektru, čímž účinně posouvali hranice stávající pozorovací technologie.
Studie hvězdy RX J1856.5-375 ukázala významnou úroveň lineární polarizace (16 procent), kterou vědci interpretovali jako důsledek vakuového dvojlomu.
"Vysokou úroveň polarizace, kterou jsme pozorovali u VLT, je velmi obtížné vysvětlit s našimi současnými modely, pokud nemluvíme o účinku vakuového dvojlomu předpovídaného před 80 lety kvantovou elektrodynamikou," říká Mignani.
Díky budoucím a výkonnějším dalekohledům, Mignani řekl, vědci se budou moci dozvědět více o tomto neobvyklém kvantovém efektu pozorováním dalších neutronových hvězd.
Propagační video:
„Měření úrovní polarizace pomocí dalekohledů nové generace, například stejného ESO European Extreme Large Telescope (EELT), může hrát klíčovou roli při testování předpovědí kvantové elektrodynamiky v otázce účinků vakuového dvojlomu poblíž většiny neutronových hvězd,“poznamenává vědec.
„Je to poprvé, kdy byl tento výzkum proveden ve viditelném spektru. Další pozorování lze provádět také v rozsahu rentgenových vlnových délek, “dodává výzkumník Kinwa Wu.
NIKOLAY KHIZHNYAK