Siedź sobie, bo ciężko będzie w to uwierzyć
Fizycy chyba właśnie udowodnili, że pusta przestrzeń wcale nie jest pusta. Brzmi jak zagadka z wykładu filozofii po trzeciej kawie, co? A jednak.
Heisenberg i jego szalony pomysł
Prawie 90 lat temu pewien fizyk wymyślił coś naprawdę dziwnego. Werner Heisenberg zasugerował, że to, co nazywamy "pustą przestrzenią" - próżnię wszechświata - w ogóle pusta nie jest. Zamiast tego, cały czas coś się w niej gotuje. Maleńkie "cząstki wirtualne" pojawiają się i znikają w ułamku sekundy. Są jednocześnie tam i ich tam nie ma. Kwantowa fizyka, cóż.
Zjawisko nosi nazwę dwójłomności próżni. I tutaj zaczyna się robić ciekawie. Kiedy światło przechodzi przez obszar z takim polem cząstek wirtualnych ORAZ niewyobrażalnie silnym polem magnetycznym, coś się dzieje: światło się polaryzuje. Jego fale zaczynają się układać w określonym kierunku. Im silniejsze pole magnetyczne, tym wyraźniejszy efekt.
Problem? Nie jesteśmy w stanie wytworzyć tak silnych pól
Żeby zobaczyć ten efekt na własne oczy, potrzebowalibyśmy pola magnetycznego sto milionów razy silniejszego niż cokolwiek, co kiedykolwiek stworzono w ziemskich laboratoriach. Na Ziemi nie mamy absolutnie nic nawet zbliżonego. To trochę jakbyś chciał badać życie w głębinach oceanu, ale mógł widzieć tylko to, co widać z basenu w ogródku.
Ale natura, jak to natura, potrafi zaskoczyć.
Wchodzą magnetary
Naukowcy skierowali swoją uwagę na coś zwanego magnetarem - rzadki typ gwiazdy neutronowej z najpotężniejszymi polami magnetycznymi w całym wszechświecie. Te rzeczy są nieprawdopodobne. Pole magnetyczne magnetara jest tak silne, że gdybyś znalazł się w odległości tysiąca kilometrów od niego, pole wyrwałoby elektrony z każdego atomu w twoim ciele. Rozpuściłbyś się w swoje składniki atomowe w mgnieniu oka. Kiepskie miejsce na wakacje.
Doktor Marcus Lower z Uniwersytetu Swinburne prowadził obserwacje magnetara o nazwie 1E 1547.0-5408. Użył do tego naprawdę poważnego sprzętu: radioteleskopu Parkes CSIRO i analizy danych na superkomputerze Ngarrgu Tindebeek. Do tego połączył swoje wyniki z pomiarami z rentgenowskich teleskopów NASA krążących w kosmosie.
Co znaleźli?
Zespół śledził, jak fale radiowe i promieniowanie rentgenowskie z magnetara polaryzują się podczas obrotu gwiazdy. I tutaj pojawia się ta ekscytująca część: kierunek polaryzacji pozostawał zablokowany względem orientacji pola magnetycznego magnetara - dokładnie tak, jak przewiduje teoria, jeśli dwójłomność próżni rzeczywiście zachodzi.
Zarówno fale radiowe, jak i promieniowanie rentgenowskie wykazywały to wyrównanie, co jest uważane za silny sygnał, że wirtualne cząstki Heisenberga faktycznie wpływają na to, jak światło podróżuje przez to ekstremalne środowisko.
Dlaczego powinno cię to obchodzić?
Jeśli ten wynik się potwierdzi, to mała rewolucja. Po pierwsze, mamy do czynienia z prawie 90-letnią prognozą, która w końcu jest testowana w praktyce. Trochę jakbyś się dowiedział, że teoria twojego pradziadka o czymś tam jednak była słuszna.
Co ważniejsze, dostajemy narzędzie do badania fizyki kwantowej w warunkach, których nigdy nie zdołamy odtworzyć na Ziemi. Te magnetary to naturalne laboratoria do zrozumienia, jak podstawowe reguły wszechświata działają w swoich ekstremalnych granicach.
Badacze potrzebują więcej danych i lepszych symulacji, żeby wykluczyć inne wyjaśnienia, ale są ostrożnie optymistyczni. Jak ujął to doktor Lower, być może w końcu uda im się "dokończyć misję rozpoczętą przez Heisenberga prawie 90 lat temu".
Podsumowując
To, co w tej historii kocham najbardziej, to przypomnienie, że wszechświat jest dziwniejszy, niż jesteśmy w stanie sobie wyobrazić. Ta "pusta" przestrzeń między gwiazdami? Wcale nie jest pusta. To kwantowa zupa z cząstek migoczących w istnieniu i z nieistnienia, wpływających na światło, które przez nią przechodzi. Za każdym razem, gdy patrzysz w nocne niebo, widzisz fotony ukształtowane przez ten niewidoczny taniec.
Nauka, prawda? Nie przestaje być fascynująca.
Źródło: ScienceDaily — [na podstawie oryginalnych obserwacji badawczych]