天文学家第一次观察到一种奇怪的量子现象，其中一个中子星被如此强烈的磁场包围，它在真空中产生了一个区域，物质在那里自发地出现和消失。
这种奇怪的现象被称为真空双折射，早在 20 世纪 30 年代就首次被预测到，但只在原子尺度上被观察到。 现在科学家们终于看到它在自然界中发生了，而且它违背了一切牛顿和爱因斯坦已经规划出来了。
“这是量子场的宏观表现，”未参与这项研究的加拿大不列颠哥伦比亚大学的杰里米·海尔（Jeremy Heyl）说，告诉科学。“它在中子星的规模上很明显。”
由意大利米兰 INAF 的罗伯托·米尼亚尼 (Roberto Mignani) 领导的国际天文学家小组在观察一颗名为“中子星”的中子星时发现了这一发现。RX J1856.5-3754那距离地球400光年。
中子星是大质量恒星被压碎的核心，当燃料耗尽时，它们会因自身重量而塌陷，并爆炸为超新星。
它们是由宇宙中一些最致密的材料制成的 - 只需一茶匙的材料即可重地球上有10亿吨- 他们的地壳是100亿次比钢还坚固。
中子星还具有最强磁场在已知的宇宙中 - 天文学家预测最强的中子星磁场几乎是强100万亿倍比地球的。
这些磁场是如此荒谬，它们被认为会影响中子星周围真空的特性。
在里面经典物理学在牛顿和爱因斯坦看来，空间的真空是完全空的，但量子力学理论的假设却截然不同。
根据量子电动力学(QED) - 一种描述光和物质如何相互作用的量子理论 - 据预测，空间实际上充满了“虚拟粒子”当光粒子（光子）在宇宙中快速移动时，它们会突然出现和消失，并扰乱光粒子（光子）的活动。
这些虚拟粒子不像电子和光子等常规物理粒子，而是量子场中的波动，与常规粒子具有相似的特性 - 最大的区别在于它们可以在空间和时间的任何点出现和消失。
在规则的真空空间中，光子不受这些虚拟粒子的影响，并且可以不受干扰地传播。
但在中子星极其强烈的磁场附近的真空中，这些虚拟粒子被“激发”，它们对任何穿过的光子产生巨大的影响。
“根据 QED，高度磁化的真空充当光传播的棱镜，这种效应称为真空双折射，”米尼亚尼在一份新闻稿中解释道。
“只有在存在极强磁场的情况下才能检测到这种效应，例如中子星周围的磁场，”添加团队成员 Roberto Turolla来自意大利帕多瓦大学。
正如杰·贝内特报道的那样大众力学研究人员将世界上最先进的地面望远镜——欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）对准中子星，并在中子星周围的真空中观察到线性偏振——受电磁力影响的光波排列。星星。
“这很奇怪，因为传统相对论说光应该自由地穿过真空，比如空间，而不被改变，”贝内特说。
“线性偏振达到了这样的程度（准确地说是 16 度），以至于唯一已知的解释是 QED 理论和虚粒子的影响。”
您可以在页面顶部看到这方面的插图，其中来自中子星表面（左侧）的光在穿过太空真空到达地球观察者（左侧）时变成线性偏振。正确的）。
现在的下一步是在另一种情况下复制观察结果，以确保真空双折射就是我们在这里看到的，如果是这样的话，我们就需要在该领域研究一个全新的现象量子力学。
“当爱因斯坦提出这个理论时广义相对论100 年前，他并不知道它会用于导航系统。 这一发现的后果可能还需要在更长的时间内才能实现，”马格纳尼告诉新科学家。
该研究发表于英国皇家天文学会每月通知,您可以在以下位置免费访问它：arXiv.org。
