Vesmír není prázdný. A vědci konečně mají důkaz.

Můžeme si promluvit o tom, jak divný vesmír je? Protože jsem právě narazil na něco, co mě donutilo se narovnat a přečíst si to třikrát.

Prý vesmír není ve skutečnosti prázdný.

Vím, zní to jako začátek vtipu. Ale poslouchejte. Vědci publikovali v časopise Nature výsledky, které nám dávají zatím nejlepší důkaz, že tomu, čemu říkáme "vakuum" vesmíru, má skutečné vlastnosti. Není to jen pasivní pozadí, kde se něco děje. Je to spíš jako... substance, která se může bránit, zpomalovat věci a provádět nejrůznější kvantové kousky, které teprve začínáme chápat.

Co je špatně s "prázdným" prostorem?

Tady přichází ta věc: kvantová fyzika je divná. A myslím tím opravdu divná. Jedna z nejpodivnějších myšlenek z tohoto oboru říká, že to, co vnímáme jako nic – vakuum vesmíru – ve skutečnosti bzučí aktivitou na těch nejmenších škálách.

Představte si to takhle: stojíte uprostřed davu, ale lidi nevidíte. Všechno, co vidíte, je prázdný prostor. Ale když posloucháte pozorně, uvědomíte si, že tam ve skutečnosti neustále proudí tisíce lidí, tak rychle, že nikdy nevidíte konkrétního člověka.

Něco podobného se děje v kvantovém světě. Vakuum je plné "virtuálních" částic – konkrétně párů elektron-pozitron – které se téměř okamžitě objeví a zničí se navzájem. Jsou tam, ale zároveň tam nejsou. Je to dost na to, aby vám z toho šla hlava kolem.

Velká myšlenka z doby před 90 lety

Tady to začíná být opravdu zajímavé. Kdesi ve 30. letech fyzik Werner Heisenberg (ano, ten Heisenberg) přišel s něčím, co vypadalo příliš divně na to, aby to byla pravda: tyto přízračné virtuální částice by měly ovlivňovat, jak se světlo šíří vesmírem, obzvlášť když prochází opravdu silným magnetickým polem.

Jeho logika byla následující: světlo má různé polarizace ( představte si to jako kmity světla v různých směrech). Normálně cestují tyto různé polarizace vakuem stejnou rychlostí. Ale Heisenberg navrhl, že v přítomnosti neuvěřitelně silného magnetického pole by se mělo stát něco zvláštního. Virtuální částice by měly "polarizovat" v reakci na pole a v podstatě vytvořit prostředí, které zpomalí jednu polarizaci víc než druhou. Tomuto jevu se říká vakuová dvojlomnost.

Problém? Nikdo nikdy ve skutečnosti neviděl, že by se to dělo. Zůstalo to předpovědí, která se toulala fyzikálními časopisy téměř celé století.

Vstupte: magnetary

Tak jak dokážete něco, co fyzikům unikal 90 let? Potřebujete dvě věci: nemožně silné magnetické pole a velmi citlivé přístroje na měření toho, co se děje se světlem, které jím prochází.

A stává se, že magnetary existují.

Pokud magnetary neznáte, připoutejte se. Jsou to neutronové hvězdy – zhroucená jádra masivních hvězd, které prošly supernovou – s magnetickými poli, která berou dech. Řeknu to takhle: magnetické pole Země má asi 1 gauss. Magnet na lednici má kolem 100 gauss. Magnetar? Zkuste kolem milionu miliard gauss.

NASA to má hezky vysvětlené: kdyby byl magnetar vzdálený asi 64 tisíc kilometrů (zhruba šestina vzdálenosti k Měsíci), smazal by všechna data na každé kreditní kartě na Zemi. O tom řeči je.

A tady je sranda: známe jen asi 31 magnetarů v celém pozorovatelném vesmíru. Třicet jedna. To je zhruba jeden na každý rok od chvíle, kdy byly poprvé teoreticky předpovězeny v roce 1992.

Pozorování

V této nové studii se mezinárodní tým vědců rozhodl namířit několik přístrojů na jeden konkrétní magnetar: 1E 1547.0−5408. Ten má několik výhodných vlastností – emituje hodně rentgenového a rádiového záření a jeho rotace nám poskytuje dobrý úhel pohledu na studium jeho emisí.

Co našli? Polarizace světla přicházejícího z tohoto magnetaru byla mnohem vyšší, než bychom viděli u podobných objektů. A zůstávala konzistentní při rotaci hvězdy. Tato konzistence je klíčová: naznačuje, že něco v bezprostředním okolí magnetaru (jeho magnetosféra) ovlivňuje, jak světlo cestuje.

Proč je to důležité? Protože kdyby vakuová dvojlomnost nastávala, očekávali bychom přesně tento druh polarizovaného světla. Silné magnetické pole mění šíření různých polarizací světla a zanechává otisk v záření, které můžeme detekovat.

Výzkumníci opatrně poznamenávají, že toto není definitivní důkaz – říkají, že to "motivuje k dalšímu pozorovatelskému a teoretickému výzkumu." Ale je to nejsilnější důkaz, jaký jsme zatím získali pro jev, který Heisenberg předpověděl téměř před 90 lety.

Proč na tom záleží (mně aspoň)

Budu upřímný: tyto věci mě opravdu pokorují. Žijeme své každodenní životy v přesvědčení, že "vesmír" je tato pasivní prázdnota, toto prázdné jeviště, kde se věci dějí. Ale na kvantové úrovni není nikdy nic skutečně prázdné. Vždycky se tam něco děje. Vždycky tam je jakási neklidná energie, i na místech, o kterých si myslíme, že jsou nejprázdnější.

A to je pro mě krásné. Znamená to, že vesmír je víc propojený, než si často myslíme. Světlo prostě necestuje skrz nic a nedopadne nám do očí – interaguje s tkání vesmíru samotného, s přízračnými částicemi, které se objevují a mizí rychleji, než jsme schopni změřit.

Skutečnost, že teď vyvíjíme přístroje dostatečně citlivé na detekci těchto jemných efektů, mi přijde jako skutečný milník. Přešli jsme od předpovídání, že virtuální částice by měly ovlivňovat světlo, k jejich skutečnému pozorování, díky některým z nejextrémnějších objektů v kosmu.

Takže až příště budete koukat na noční oblohu, vzpomeňte si: ta krásná temnota není prázdná. Je plná možností, kvantových šeptů, ozvěn částic, které téměř existovaly.

Jak skvělé je, že se toho dožíváme?

Co si odnést

Změní to váš každodenní život brzy? Asi ne. Ale možná vás to přiměje zpochybnit slovo "nic." Ve fyzice "nic" nikdy opravdu nebylo ničím. A díky magnetarům – těm 31 záhadným kosmickým těžkým vahám – konečně začínáme tu skutečnost tušit.

Doufám, že jsou připravené na další přiblížení.