Физики впервые «увидели» квантовые флуктуации вакуума

Сегодня физики считают, что вакуум не является на самом деле абсолютно пустым и безжизненным пространством – в соответствии с законами квантовой физики, в нем должны непрерывно рождаться и разрушаться пары частиц и античастиц. Их появление и исчезновение должно влиять на процессы, которые происходят в микро- и макромире.

Примером этого, как полагает большинство физиков сейчас, является так называемый эффект Казимира – феномен притягивания друг к другу двух металлических фрагментов, плавающих на небольшом расстоянии друг от друга в вакууме, под действием этих флуктуаций в энергии вакуума, порождаемых этими парами частиц. Существование этого эффекта было окончательно подтверждено в 2011 и 2012 годах.

Физики, как объясняют Дмитрий Селецкий и Андрей Москаленко из университета Констанцы (Германия), давно пытаются «поймать» и «пощупать» эти флуктуации, так как они могут рассказать нам о том, как формировалась Вселенная, что на самом деле представляет собой «ложный» вакуум, в котором мы живем, и раскрыть другие тайны мироздания.

Селецкий, Москаленко и их коллеги по университету нашли способ измерить то, как подобные колебания влияют на окружающий мир, используя особый электро-оптический кристалл, и два лазера, испускавших лучи с вертикальной и горизонтальной поляризацией.

Преломляющие свойства этого кристалла, как объясняют авторы статьи, очень сильно зависят от того, в какую сторону колеблется электрическое поле волны света, проходящее через него. Благодаря этому параллельные друг другу лучи с вертикальной и горизонтальной поляризацией будут двигаться в разные стороны после пролета через данное устройство.

Как предположили физики, квантовые флуктуации вакуума будут влиять на то, как этот кристалл будет пропускать через себя подобные лучи, слабо, но меняя направление движения импульсов света после выхода из кристалла.

Они проверили эту идею, пропуская вертикальный и горизонтальный луч одновременно через кристалл, что должно было заставить первый импульс «закрутиться» в идеальную спираль. Флуктуации вакуума, по мнению ученых, должны были вносить искажения в нее, сила которых должна была высокой для коротких импульсов света, и почти незаметной – для длинных пучков электромагнитных волн.

По словам авторов статьи, им удалось обнаружить такие искажения, что означает, в их интерпретации, что они стали первыми физиками, кому удалось напрямую изучить квантовые флуктуации вакуума. Ряд экспертов, опрошенных журналом Science, не совсем согласен с этим, так как ученые не уверены, что группе Селецкого и Москаленко удалось измерить флуктуации вакуума, а не какие-то квантовые колебания, существующие внутри самого кристалла.