空間奇異量子特性的第一個(gè)跡象

由INAF米蘭的Roberto Mignani和波蘭的Zielona Gora大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在智利的Paranal天文臺(tái)使用ESO的超大望遠(yuǎn)鏡(VLT)來(lái)觀察中子星 RX J1856.5-3754，距地球400光年[1]。

盡管它是最近的中子星之一，它的極端暗淡意味著天文學(xué)家只能使用當(dāng)前望遠(yuǎn)鏡技術(shù)極限的VLT上的FORS2儀器觀察可見(jiàn)光的恒星。

中子星是大質(zhì)量恒星的非常密集的殘余核心 - 至少比我們的太陽(yáng)大10倍 - 在他們生命的盡頭已經(jīng)爆炸成超新星。它們還具有極強(qiáng)的磁場(chǎng)，比太陽(yáng)的強(qiáng)磁場(chǎng)數(shù)十億倍，滲透到它們的外表面和周圍環(huán)境中。

這些領(lǐng)域非常強(qiáng)大，甚至?xí)绊懞阈侵車瞻讌^(qū)域的屬性。通常認(rèn)為真空是完全空的，并且光可以通過(guò)它而不被改變。但是在量子電動(dòng)力學(xué)(QED)中，描述光子和帶電粒子(如電子，空間)之間相互作用的量子理論充滿了虛擬粒子，它們一直出現(xiàn)并消失。非常強(qiáng)的磁場(chǎng)可以改變這個(gè)空間，從而影響通過(guò)它的光的偏振。

Mignani解釋說(shuō)：“根據(jù)QED，高磁化真空表現(xiàn)為光傳播的棱鏡，這種效應(yīng)被稱為真空雙折射。”

然而，在QED的許多預(yù)測(cè)中，真空雙折射迄今尚缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證明。自Werner Heisenberg(不確定性原則成名)和Hans Heinrich Euler在一篇論文中預(yù)測(cè)，80年來(lái)，試圖在實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)它的嘗試尚未成功。

“ 只有存在極強(qiáng)的磁場(chǎng)，例如中子星周圍的磁場(chǎng)，才能檢測(cè)到這種效應(yīng)。這再一次表明，中子星是研究自然基本定律的寶貴實(shí)驗(yàn)室。“Roberto Turolla(帕多瓦大學(xué))說(shuō)。

在對(duì)VLT數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)分析后，Mignani和他的團(tuán)隊(duì)檢測(cè)到線性極化 - 在很大程度上約為16% - 他們認(rèn)為可能是由于在RX J1856.5周圍的空白區(qū)域發(fā)生的真空雙折射的增強(qiáng)效應(yīng)-3754 [2]。

Vincenzo Testa(INA??F，羅馬，)評(píng)論道：“這是極度測(cè)量極化的最微弱的物體。它需要世界上最大，最高效的望遠(yuǎn)鏡之一，VLT和精確的數(shù)據(jù)分析技術(shù)來(lái)增強(qiáng)這顆微弱恒星的信號(hào)。“

“ 我們使用VLT測(cè)量的高線性極化不能用我們的模型很容易地解釋，除非包括QED預(yù)測(cè)的真空雙折射效應(yīng)， ”Mignani補(bǔ)充道。

“ 這項(xiàng)VLT研究是對(duì)極強(qiáng)磁場(chǎng)中出現(xiàn)的這類QED效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)的第一次觀測(cè)支持， ”Silvia Zane(UCL / MSSL，英國(guó))評(píng)論道。

Mignani對(duì)這一研究領(lǐng)域的進(jìn)一步改進(jìn)感到興奮，這些研究可以用更先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)：“ 使用下一代望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行偏振測(cè)量，例如ESO的歐洲極大望遠(yuǎn)鏡，可以在測(cè)試真空雙折射的QED預(yù)測(cè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用圍繞更多中子星的影響。“

“ 這種測(cè)量現(xiàn)在首次在可見(jiàn)光下進(jìn)行，也為在X射線波長(zhǎng)下進(jìn)行的類似測(cè)量鋪平了道路， ”Kinwah Wu補(bǔ)充道。