Фізики підтвердили неймовірну теорію: світло може з'являтися з безпосередньої порожнечі. Як це можливо?

Учені за допомогою моделювання довели, що світло може виникати з порожнечі вакууму. Тепер залишилося підтвердити незвичайну теорію за допомогою реальних експериментів.

Дослідження опубліковано в журналі Communications Physics, пише ZME Science.

Може скластися враження, що в безмежному просторі між зірками та планетами панує цілковитий вакуум, проте насправді він ніколи не є абсолютно пустим.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

В царині квантової фізики вакуум, згідно з квантовою теорією поля, є далеко не порожнім простором. У ньому існують так звані віртуальні частинки, які складають пари електронів і позитронів (античастинка електрона). Ці пари виникають і зникають настільки миттєво, що їх важко зафіксувати. Проте, за допомогою потужного лазера, їх можна вивести на поверхню і зробити видимими.

Фізики вперше здійснили моделювання процесу перетворення порожнечі на світло, що дозволило зробити невидимі частинки видимими.

Це моделювання є значущим етапом на шляху до експериментального підтвердження в реальних умовах одного з найбільш незвичних прогнозів квантової електродинаміки. Відповідно до цієї теорії, світло здатне взаємодіяти з собою у вакуумі, генеруючи нові промені з нульової основи.

Моделювання допомогло фізикам побачити в реальному часі квантові вакуумні ефекти. У моделюванні сфокусовані та досить інтенсивні лазерні промені можуть приводити в дію віртуальні частинки та змушувати фотони, тобто частинки світла, розсіюватися один від одного. Це моделювання того, що деякі фізики досі вважають неможливим.

В основі моделювання лежить квантове явище, відоме як вакуумне чотирьоххвильове змішування. У класичній фізиці промені світла проходять один крізь одного без перешкод. Але у квантовому вакуумі, наповненому віртуальними частинками, які то з'являються, то виникають, інтенсивні електромагнітні поля можуть змінити цю поведінку.

Фізики показали, як три віртуальні лазерні промені, що перетинаються, можуть спровокувати появу четвертого променя, виключно зі зміненого вакууму.

Моделювання підтверджує те, що давно передбачала теорія і показує шлях до експериментальної перевірки в реальному світі.

Науковці стверджують, що моделювання відкриває нові горизонти для вивчення невідомої фізики. Цей підхід можна використовувати для виявлення екзотичних частинок, таких як аксіони, які, за припущеннями, можуть складати темну матерію. Вважається, що ці частинки здатні впливати на поведінку світла у вакуумі.

Як уже писав Фокус, фізики пояснили, чому у Всесвіту немає центру. Наш мозок налаштований таким чином, що ми сприймаємо простір і час як різні виміри, але Всесвіт складається з єдиної тканини простору-часу. Це означає, що він має чотири виміри одночасно. Це одна з причин, чому складно уявити, чому у Всесвіту немає центру.

Фокус також повідомляв, що науковці вперше змогли зафіксувати світло космічного світанку Всесвіту, що з'явився понад 13 мільярдів років тому, використовуючи наземний телескоп.