Nature: у магнитара впервые найден квантовый эффект пустоты

Астрономы, возможно, впервые зафиксировали одно из самых странных предсказаний квантовой механики — «двулучепреломление вакуума», при котором даже пустое пространство меняет распространение света в сверхсильном магнитном поле. Работа опубликована в журнале Nature.

Эффект почти 90 лет назад предсказал один из основателей квантовой механики Вернер Гейзенберг. Согласно теории, вакуум не пуст: в нем постоянно возникают и исчезают «виртуальные частицы». В достаточно мощном магнитном поле эти частицы выстраиваются вдоль его направления и заставляют свет преломляться особым образом. Проблема в том, что для этого нужно поле в сотни миллионов раз сильнее любого, что удавалось создать на Земле.

«К счастью, природа дала нам магнитары — идеальные космические лаборатории для поиска этого эффекта», — пояснил участник работы, сотрудник Технологического университета Суинберна Маркус Лоуэр. Магнитары — это редкие нейтронные звезды с самыми сильными магнитными полями во Вселенной, и именно они позволяют искать предсказанное Гейзенбергом явление.

Команда изучила магнитар 1E 1547.0−5408 с помощью рентгеновского телескопа NASA IXPE, а также аппарата NICER на борту МКС и австралийского радиотелескопа Parkes. Отслеживая, как меняется излучение звезды при ее вращении, ученые определили, что магнитная и вращательная оси магнитара почти совпадают, а наблюдаем мы его практически «с полюса». Такая геометрия оказалась почти идеальной для поиска эффекта.

Дальше исследователи нашли два важных признака. Рентгеновское излучение магнитара оказалось очень сильно поляризованным, а направление этой поляризации было привязано к магнитному полю так же, как и в радиодиапазоне, — именно этого и ждут от двулучепреломления вакуума. Чтобы окончательно подтвердить вывод и отличить его от других процессов вокруг магнитара, потребуются новые наблюдения и более точные компьютерные модели.

Ранее физики нашли способ преодолеть барьер скорости света.