Фізики підтвердили дивну теорію: світло може виникати з нічого, як це може бути

Дослідження опубліковано в журналі Communications Physics, пише ZME Science.

Може здатися, що в просторі між планетами і зірками існує абсолютно порожній вакуум, але він ніколи не буває по-справжньому порожнім.

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

У світі квантової фізики вакуум, з точки зору квантової теорії поля, є чим завгодно, але не порожнечею. Всередині знаходяться так звані віртуальні частинки, тобто пари електрон-позитрон (останній є античастинкою електрона). Ці пари з'являються і зникають так швидко, що їх неможливо побачити. Але якщо використовувати потужний лазер, вони можуть стати видимими.

Фізики вперше створили моделювання того, який вигляд матиме процес створення світла з порожнечі, зробивши невидимі частинки спостережуваними.

Це моделювання є важливим кроком уперед до експериментального підтвердження в реальних умовах одного з найдивніших прогнозів квантової електродинаміки. Згідно з цією теорією, світло може взаємодіяти саме з собою у вакуумі, створюючи нові промені з нічого.

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.

Вчені кажуть, що моделювання прокладає шлях для відкриття нової фізики. Його можна адаптувати для пошуку екзотичних частинок, таких як аксіони, з яких, як вважається, може складатися темна матерія. Ці частинки можуть змінювати 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.

Також Фокус писав про те, що вчені за допомогою наземного телескопа вперше побачили світло космічного світанку Всесвіту, який виник понад 13 мільярдів років тому.