Fizikçiler boş uzayın kuantum dalgalanmalarını ilk kez doğrudan görüntüledi

Vakumun kuantum doğasını araştıran iki ayrı gelişmede, fizikçiler ilk kez bir kuantum alanının temel durumundaki dalgalanmalarını doğrudan görüntülemeyi başardı. Diğer bir ekip ise boş uzayın ışığın hareketini değiştirebileceğine dair yaklaşık 90 yıllık bir tahmin olan vakum çift kırılmasına yönelik şimdiye kadarki en güçlü astrofiziksel kanıtları rapor etti.

Görünmezi Görüntülemek

Cambridge Üniversitesi'nden Yansheng Zhang liderliğindeki bir ekip, fotoğraflayabilecekleri bir kuantum alanı oluşturmak için potasyum-39 atomlarından oluşan iki boyutlu bir Bose-Einstein yoğunlaşması kullandı. Araştırmacılar, hedef alanlarını ultra soğuk atomların spin durumlarına kodladılar ve ardından Heisenberg belirsizlik ilkesi tarafından öngörülen temel durumdaki küçük titreşimleri ölçülebilir hale gelene kadar güçlendirdiler.sciencealert

Bu teknik, temel durumdaki gerçek bir kuantum osilatörünün asla tam olarak hareketsiz olmadığı gerçeğinden yararlanıyor. İki iç atomik durum arasındaki bağlantı gücünü aniden değiştirerek, ekip önceden var olan vakum dalgalanmalarını gözlemlenebilir salınımlara dönüştürdü. Daha sonra sinyalin frekans spektrumunun termal gürültü yerine vakum dalgalanmaları tahminleriyle eşleştiğini göstererek sinyalin kuantum kökenini doğruladılar.sciencealert

Sistem, göreceli bir sine-Gordon alanı gibi davranacak şekilde ayarlanabiliyor ve araştırmacılara sahte vakum bozunumu ve topolojik kusurların oluşumu gibi, matematiği geleneksel yöntemlerle çözülemeyen süreçleri incelemek için bir laboratuvar platformu sunuyor. arXiv'de ön baskı olarak yayınlanan araştırma henüz hakem değerlendirmesinden geçmedi.arxiv+1

Bir Magnetar Heisenberg'in Tahminini Doğruluyor

Bununla birlikte, Nature dergisinde yayınlanan bir çalışma, vakum çift kırılmasının ilk doğrudan astrofiziksel kanıtı olabilecek bulguları rapor etti. George Washington Üniversitesi'nden Rachael E. Stewart liderliğindeki ekip, NASA'nın Görüntüleme X-ışını Polarimetri Gezgini (IXPE), Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki NICER teleskobu ve CSIRO'nun Murriyang radyo teleskobunu kullanarak 1E 1547.0-5408 magnetarını gözlemledi.sciencedaily+2

Magnetarın X-ışınları, manyetik alanıyla hizalanmış alışılmadık derecede yüksek bir polarizasyon derecesi gösterdi; bu, vakumdaki sanal parçacıkların yıldızın aşırı manyetik koşulları altında polarize edici bir filtre görevi gördüğüyle tutarlı bir imza. Çalışmada yer alan Louisiana Eyalet Üniversitesi'nden astrofizikçi Michela Negro, "Bu magnetar için [böylesine yüksek bir polarizasyon sinyali] elde etmenin tek yolu, yol boyunca gerçekleşen bu vakum polarizasyonu filtrelemesidir" dedi.lsu+1

Sırada Ne Var

Her iki sonuç da kuantum vakumunun dolaylı sonuçlardan çıkarılmak yerine doğrudan deneylenebilir hale geldiği bir geleceğe işaret ediyor. Magnetar ekibi, alternatif açıklamaları dışlamak için ek gözlemlere ve simülasyonlara ihtiyaç duyulduğunu belirtirken, Cambridge grubu kendi platformlarının şimdiye kadar sadece teoride var olan kuantum alanı fenomenlerini yöneten "mikroskobik mekanizmalara benzersiz bir pencere" sunabileceğini ifade etti.sciencedaily+1