Халықаралық астрофизиктер тобы жүз жылға жуық уақыт бойы шешілмей келген кванттық физиканың негізгі құпияларының бірін ашуға жақындады. Экстремалды ғарыштық нысанды зерттеу барысында 1930-жылдары Вернер Гейзенберг болжаған құбылыстың белгілері байқалды: вакуум мүлде бос емес және жарықтың таралуына әсер ете алады.

Вакуумның кванттық қасиеттері

Кванттық электродинамика заңдарына сәйкес, абсолютті бос кеңістікте де материя мен антиматерияның виртуалды бөлшектері үнемі пайда болып, жоғалып отырады. Қазіргі технологиялар бұл процесті тікелей бақылауға мүмкіндік бермейді. Алайда вакуумды өте күшті магнит өрісіне орналастырғанда, виртуалды бөлшектер белгілі бір бағытта реттеледі де, кеңістік мөлдір кристалл сияқты жарықты сындыру қабілетіне ие болады. Бұл құбылыс вакуумдық қос сәуле сындыру деп аталады: әртүрлі поляризациядағы жарық толқындары вакуум арқылы әртүрлі жылдамдықпен өтеді.

Эксперименттік бақылаулар

Гейзенберг гипотезасын тексеру үшін астрофизиктерге Жердегі зертханалар мүмкіндігінен 100 миллион есе күшті магнит өрісі қажет болды. Осы мақсатта ғаламдағы ең күшті магнит өрістеріне ие сирек кездесетін нейтрон жұлдыздарының түрі — магнетарлар пайдаланылды. NASA-ның ғарыштық телескоптары (IXPE және NICER), сондай-ақ Австралиядағы Parkes радиотелескопы 1E 1547.0−5408 магнетарына бағытталды, оның магнит өрісі Жердегіден триллион есе күшті.

МИФИ-де алғаш рет вакуумның поляризациясын бақылау экспериментінің толық аналитикалық сипаттамасы жасалды. Ұлттық ядролық зерттеу университеті МИФИ-дің Лаплаз институтының теориялық ядролық физика кафедрасының қызметкерлері осындай бақылауларды талдауға арналған теориялық модель әзірледі.

Ашылудың нәтижелері мен маңызы

Магнетардың магниттік полюсі Жерге қарай бағытталғандықтан, бақылау үшін оңтайлы жағдайлар жасалды. Рентген және радиосәулеленудің поляризациясын өлшеу нәтижесінде жұлдыздан шыққан жарықтың қасиеттері вакуум арқылы өтіп, реттелген виртуалды бөлшектермен қаныққан жағдайда болатындай өзгеретіні анықталды. Зерттеу нәтижелері Nature журналында жарияланды.

Бұл зерттеу вакуумдық қос сәуле сындыру құбылысын алғаш рет тікелей эксперименттік растау болуы мүмкін. Теорияны түпкілікті тексеру үшін қосымша бақылаулар мен компьютерлік модельдеу қажет. Егер қорытындылар расталса, 90 жыл бұрын ұсынылған Гейзенберг гипотезасы дәлелденіп, Ғалам құрылымын зерттеуге жаңа құрал пайда болады.