北京
天文学家借助NASA的成像X射线偏振探测器（IXPE），在一颗磁星周围捕捉到“真空双折射”效应——强磁场使看似空无一物的真空像棱镜一样改变光的偏振。这是目前最有力的证据，证明真空并非绝对虚空，同时也验证了约90年前维尔纳·海森堡与汉斯·欧拉作出的奇异量子预言。
1936年，海森堡与欧拉提出，真空并非真正的空无一物，而是充满了不断涌现又湮灭的“虚粒子对”（电子与正电子）。在普通条件下，这种亚原子层面的涨落无法直接观测，但在超大质量天体——磁星周围的超强磁场中，虚粒子会与光相互作用，导致光波在特定方向的偏振增强，即“真空双折射”。这种效应需要比地球实验室最强磁场强一亿倍以上的场强，而磁星是宇宙中已知最强的磁场源，堪称理想的天然实验室。
这项研究由乔治华盛顿大学研究生蕾切尔·斯图尔特主导，2025年3月至4月，团队将IXPE对准了磁星1E1547-5408。这颗磁星每两秒自转一圈，还能稳定发射射电波。团队同时结合国际空间站的X射线望远镜、澳大利亚穆里扬射电望远镜及南非射电天文台的观测数据。结果显示，IXPE捕捉到的X射线偏振度达到同类天体的近三倍，远超标准中子星模型所能解释的范围；而且偏振方向与磁场方向完全一致，与此前在射电波段观测到的模式吻合。研究人员据此断定，只有真空双折射能够解释全部观测数据。
“要观测到真空双折射，需要的磁场强度比人类在地球上制造出的最强磁场还要高1亿倍以上。”合著者、澳大利亚斯威本科技大学的马库斯·洛厄说，“大自然为我们提供了磁星这种宇宙实验室。”合著者、路易斯安那州立大学的米凯拉·内格罗则表示，他们不再只是研究天体，而是在利用天体检验自然规律。
这一发现并非一蹴而就。2017年，天文学家曾在400光年外的中子星周边看到疑似偏振信号，但无法排除其他解释。直到IXPE于2021年发射升空，专用于测量高能X射线偏振，科学家们才获得足够灵敏的“眼睛”。南非射电天文台首席科学家费尔南多·卡米洛自2007年起就研究这颗磁星，他感慨道：“当年我们绝对想不到，20年后它会助力验证量子力学中一个基础又格外奇特的预测。”
研究团队计划通过未来的探测任务（如全球轨道软X射线偏振计GoSOX）以及更精细的计算机模拟，进一步区分真空双折射与磁星周围其他物理过程的信号。相关论文已于8月5日发表在《自然》杂志上。
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