Nous venons de recevoir la première preuve réelle d’une distorsion quantique étrange dans l’espace vide 

Il nous a fallu 80 ans pour assister à ce.

Pour la première fois, les astronomes ont observé un phénomène quantique étrange dans l’action, où une étoile à neutrons est entouré par un champ magnétique si intense, il a donné lieu à une région dans l’espace vide où la matière apparaît spontanément dans et hors de l’existence.

Biréfringence sous vide appelé, ce phénomène bizarre a été prédit dans les années 1930, mais avait seulement jamais été observé à l’échelle atomique. Maintenant , les scientifiques ont finalement vu se produire dans la nature, et il va à l’ encontre de tout ce que Newton et Einstein avaient tracé.

« Ceci est une manifestation macroscopique de champ quantique, » Jeremy Heyl de l’Université de la Colombie – Britannique au Canada, qui n’a pas participé à la recherche, a déclaré à la science . «Il est manifeste à l’échelle d’une étoile à neutrons. »

Une équipe internationale d’astronomes dirigée par Roberto Mignani de INAF Milan en Italie a fait la découverte tout en observant une étoile à neutrons appelée Rx J1856.5-3754 qui est de 400 années – lumière de la Terre.

Les étoiles à neutrons sont les noyaux écrasés d’étoiles massives qui se sont effondrées sous leur propre poids quand ils ont manqué de carburant, et a explosé en supernova.

Ils sont faits d’ une partie de la matière la plus dense dans l’Univers – seulement 1 cuillère à café de l’étoffe pèserait 1 milliard de tonnes sur Terre – et leur croûte est de 10 milliards de fois plus fort que l’ acier.

Les étoiles à neutrons ont aussi les champs magnétiques les plus puissantsde l’univers connu – les astronomes prédisent que les champs magnétiques fort étoiles à neutrons sont près de 100 trillions de fois plus fort que la Terre.

Ces champs magnétiques sont si ridicules, ils sont pensés pour affecter les propriétés de l’espace vide entourant une étoile à neutrons.

Dans la physique classique de Newton et Einstein, le vide de l’ espace est entièrement vide, mais la théorie de la mécanique quantique suppose quelque chose de très différent.

Selon l’ électrodynamique quantique (QED) – une théorie quantique qui décrit comment la lumière et de la matière interagissent – il est prévu que l’ espace est réellement pleine de «particules virtuelles» qui apparaissent dans et hors de l’ existence et le désordre avec l’activité des particules de lumière (photons) comme ils zip autour de l’univers.

Ces particules virtuelles ne sont pas comme des particules physiques régulières comme des électrons et des photons, mais des fluctuations dans les champs quantiques qui ont des propriétés similaires à une particule régulière – la grande différence étant qu’ils peuvent apparaître et disparaître à tout moment dans l’espace et le temps.

Dans régulière espace vide, les photons ne sont pas affectés par ces particules virtuelles, et voyagent sans interférence.

Mais dans l’espace vide à proximité du champ magnétique incroyablement intense d’une étoile à neutrons, ces particules virtuelles sont «excités», et ils ont un effet dramatique sur les photons qui traversent.

« Selon QED, un vide très aimantée se comporte comme un prisme pour la propagation de la lumière, un effet connu comme biréfringence sous vide, » Mignani explique dans un communiqué de presse.

« Cet effet peut être détectée que dans la présence de champs magnétiques extrêmement forts, tels que ceux autour des étoiles à neutrons, » ajoute membre de l’ équipe Roberto Turolla de l’Université de Padoue en Italie.

Comme le rapporte Jay Bennett pour Popular Mechanics , les chercheurs dirigés télescope basé au sol le plus avancé au monde, Very Large Telescope de l’European Southern Observatory (VLT), à leur étoile à neutrons, et a observé une polarisation linéaire – l’alignement des ondes lumineuses influencées par électromagnétique forcé – dans l’espace vide autour de l’étoile.

« Ce qui est assez étrange, car la relativité classique dit que la lumière doit passer librement à travers un vide, comme l’ espace, sans être modifié, » dit Bennett.

« La polarisation linéaire était à un degré tel (16 degrés, pour être précis) que les explications ne sont connues théories de QED et l’influence des particules virtuelles. »

Vous pouvez voir une illustration de ce en haut de la page, où la lumière provenant de la surface d’une étoile à neutrons (à gauche) devient polarisée linéairement qui se déplace à travers le vide de l’espace sur son chemin vers l’observateur sur la Terre (sur la droite).

La prochaine étape est maintenant pour les observations à répliquer dans un autre scénario de savoir avec certitude que biréfringence sous vide est ce que nous voyons ici, et si tel est le cas, nous avons tout un phénomène nouveau pour enquêter dans le domaine de mécanique quantique.

«Quand Einstein est venu avec la théorie de la relativité générale il y a 100 ans, il ne savait pas qu’il serait utilisé pour les systèmes de navigation. Les conséquences de cette découverte sera probablement aussi être réalisé sur une période plus longue, » Magnani dit New Scientist .

La recherche a été publiée dans  les Monthly Notices de la Royal Astronomical Society , et vous pouvez accéder gratuitement à arXiv.org.

 

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