Vacuum birefringence er et meget usædvanligt kvantefænomen, der kun er blevet observeret på atomniveau. I teorien kan det for eksempel forekomme i nærheden af neutronstjerner. På grund af tilstedeværelsen af meget kraftige magnetfelter kan regioner med tilsyneladende og forsvindende stof vises på en kaotisk måde i nærheden af sådanne stjerner.
I 1930'erne udviklede de tyske fysikere Werner Heisenberg og Hans Heinrich Oyler teorien om, at et magnetiseret vakuum kunne opføre sig som et prisme i forhold til lys, der passerer gennem det.
For nylig har videnskabsmænd fra det italienske nationale institut for astrofysik og Zelenogur University (Polen) været vidne til denne usædvanlige vakuumejendom. Ved hjælp af Very Large Telescope (VLT) fra det europæiske sydlige observatorium observerede forskere ledet af Roberto Mignani stjernen RX J1856.5-3754, der ligger 400 lysår væk.
Neutronstjerner er normalt meget kompakte, men snesevis af gange mere massiv end vores sol. På grund af dette har de meget stærke magnetfelter. Et vakuum i sin normale tilstand (i det mindste ifølge Einstein og Newton) manifesterer sig ikke på nogen måde, og lys kan forplantes gennem det uden nogen ændringer. Ifølge kvanteelektrodynamik (QED) er rummet imidlertid fyldt med uendelige virkelige partikler, der vises og forsvinder. Meget magtfulde magnetfelter, såsom dem, der ofte findes i nærheden af neutronstjerner, kan ændre rummets egenskaber.
Ved hjælp af nyt udstyr fra Chiles Very Large Telescope var forskerne i stand til at observere en neutronstjerne i det synlige spektrum og effektivt skubbe grænserne for den eksisterende observatorteknologi.
En undersøgelse af stjernen RX J1856.5-375 viste et betydeligt niveau af lineær polarisering (16 procent), som forskere fortolkede som en konsekvens af virkningen af vakuumbrydning.
"Det høje polarisationsniveau, som vi observerede med VLT, er meget vanskeligt at forklare med vores nuværende modeller, medmindre vi taler om virkningen af vakuumforekomst, der blev forudsagt for 80 år siden af kvanteelektrodynamik," siger Mignani.
Takket være fremtidige og mere kraftfulde teleskoper, sagde Mignani, vil forskere være i stand til at lære mere om denne usædvanlige kvanteeffekt ved at observere andre neutronstjerner.
Salgsfremmende video:
"Målinger af polarisationsniveauer ved hjælp af ny generation af teleskoper, for eksempel det samme ESO European Extreme Large Telescope (EELT), kan spille en nøglerolle i at teste forudsigelserne om kvanteelektrodynamik i spørgsmålet om vakuumbrydningseffekter i nærheden af de fleste neutronstjerner," bemærker videnskabsmanden.
”Dette er første gang, denne forskning udføres i det synlige spektrum. Yderligere observationer kan også udføres i røntgenbølgelængdeområdet,”tilføjer forsker Kinwa Wu.
NIKOLAY KHIZHNYAK
