江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

科学|天文学家第一次在太空中看见奇怪的量子失真


有史以来第一次 ， 一组科学家利用欧洲南方天文台(European Southern Observatory ， ESO)的超大型望远镜(Very Large Telescope ， VLT) ， 观察到真空双折射(vacuum birefringence) 。

科学|天文学家第一次在太空中看见奇怪的量子失真
本文插图

这团队以单纯的可见光 ， 观察到距离地球约4百光年的中子星RX J1856.5-375 ， 把现有的望远镜技术推向极限 。
比较没那么奇怪
真空双折射是一种怪异的量子现象 ， 只有在原子规模上曾经被观察到 。 它发生在一颗中子星被一个相当强烈的磁场包围的时候 ， 导致物质在一块空洞的太空区域随机出现和消失 。
由于强烈磁场的关系 ， 这种在真空中光的极化 ， 首次在1930年代被物理学家Werner Heisenberg和Hans Heinrich Euler认为可能是量子电动力学(quantum electrodynamics ， QED)理论的产物 ， 这个理论描述光和物质如何相互作用 。

科学|天文学家第一次在太空中看见奇怪的量子失真
本文插图

现在 ， 有史以来第一次 ， 这种奇怪的量子效应被来自义大利国家天文物理研究所(INAF)米兰布雷拉天文台和波兰绿山大学(University of Zielona Gora)的科学家团队观察到 。
使用欧洲南方天文台(European Southern Observatory ， ESO)的超大型望远镜(Very Large Telescope ， VLT) ， 由Roberto Mignani领导的研究小组 ， 观察距离地球约4百光年的中子星RX J1856.5-375 。
中子星相当暗淡 ， 但比太阳重10倍 。 因此 ， 在表面和周围弥漫着极端强烈的磁场 。
真空据说是空洞的太空(至少是根据爱因斯坦和牛顿) ， 光线可以通过而不受抑制 ， 或是不会改变 。 但根据量子电动力学 ， 太空充满着虚拟粒子 ， 不断地涌现和消失 。 像那些围绕中子星非常强烈的磁场 ， 可以改变像真空这样的太空 。

科学|天文学家第一次在太空中看见奇怪的量子失真
本文插图

使用在超大型望远镜上的缩焦器低色散分光仪2号(FORS2)仪器 ， 这些研究人员能够以只是可见光来观察中子星 ， 把现有的望远镜技术推向极限 。
更好的望远镜
研究超大型望远镜在这颗恒星上的数据 ， 这些研究人员看见线性极化发生在大约16％的明显程度 ， 这很可能是由于RX J1856.5-375周围区域的真空双折射所造成的 。

科学|天文学家第一次在太空中看见奇怪的量子失真
本文插图

Mignani说：「我们用超大型望远镜测量到的高线性[极化] ， 无法很容易地被我们的模型解释 ， 除非包含了由量子电动力学所预测的真空双折射效应 。 」
有鉴于使用的技术有限 ， Mignani认为 ， 藉由研究其他的中子星 ， 未来的望远镜能够发现更多有关类似的奇怪量子效应 。 他说：「以下一代望远镜来测量[极化] ， 例如欧洲南方天文台的欧洲极大型望远镜(European Extremely Large Telescope ， EELT) ， 在测试对更多围绕中子星的真空双折射效应的量子电动力学预测上 ， 扮演关键的角色 。 」
【科学|天文学家第一次在太空中看见奇怪的量子失真】研究员Kinwah Wu说：「这种测量 ， 现在首次在可见光下进行 ， 也为在X射线波长下进行的类似测量铺路 。 」


    推荐阅读


    上一篇：百花电竞|能跟周杰伦、李佳琦相提并论的主播是谁？网友：不用想就知道

    下一篇：售价一万块！都是手机，谁给你的勇气卖这么贵？