尘封90年猜想落地!科学家证实:超强磁场下,真空也能弯折光线 ;
最近《自然》刊登一项重磅天文观测成果,国际科研团队借助宇宙天然“极端实验室”磁星,拿到了真空双折射迄今为止最强观测证据,印证了1936年海森堡、欧拉基于量子电动力学做出的理论预言,距离提出刚好过去90年。
很多人认知里,真空就是什么都不存在的虚空。但量子电动力学的理论告诉我们,真空内部时刻发生量子涨落,不断有转瞬即逝的虚电子、虚正电子成对出现又快速湮灭,只是平时我们完全感受不到这种效应。
只有磁场强度达到匪夷所思的级别,这种真空的特殊性质才会显现。在极强磁场作用下,原本空无一物的真空,会变得类似水晶晶体,出现双折射现象,穿过真空的光线偏振状态会被改变,发生分裂、偏折,这就是真空双折射效应。
人类在地球上的实验室,很难造出满足条件的超强磁场。但是宇宙当中,磁星给科学家提供了完美观测对象。磁星属于中子星的一种,是大质量恒星死亡爆炸之后留下的致密残骸,它的磁场强度,能够达到地球磁场的上万亿倍,是宇宙已知磁场最强天体 。
本次研究,科学家瞄准编号1E 1547.0‑5408的磁星,调用NASA的X射线偏振探测器,搭配空间站望远镜、地面射电望远镜联合观测,捕捉来自磁星的X射线信号。实测到的光线偏振特征,和量子电动力学预言的真空双折射高度吻合。
这项发现的意义,不只是验证了几十年前的物理猜想。它实实在在证明,看不见的真空量子涨落,可以实实在在影响宏观的光传播,夯实量子电动力学理论基础,也刷新人类对于时空底层规律的理解。
对于普通人来说,这个效应距离日常生活十分遥远,不会对我们的现实生活带来直接改变。但它代表人类对宇宙底层规则的理解又往前迈出一步。未来持续观测更多磁星,科学家还可以进一步解析真空的光学属性,挖掘更多量子世界的秘密 。
你敢相信真空并非一无所有吗?你觉得未来量子物理还会颠覆哪些我们的常识?
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