Ученые воссоздали свет из вакуума

20 ноября 2011
10:00
Ученым технического университета Чалмерса (Швеция) удалось создать свет из вакуума. Теоретическая возможность такого эксперимента была предсказана еще 40 лет назад.

Эксперимент основан на одном из самых парадоксальных, но тем не менее основополагающем принципе квантовой механики: вакуум не является пустотой. На самом деле, вакуум "заполнен" множеством различных частиц, которые постоянно появляются и исчезают. Частица возникает на мгновение, а затем снова исчезает. Процесс настолько мгновенный, что такие частицы называют виртуальными.
 
Ученым университета Чалмерса, Кристоферу Уилсону и его сотрудникам удалось перевести фотоны из "виртуального" состояния в реальное, т.е. видимый свет. Такую возможность предсказал физик Кен Мур в 1970 году, предположив, что такой переход произойдет, если виртуальные фотоны смогут отразиться от отражателя, движущегося со скоростью, близкой к скорости света. 

В эксперименте Уолсона и его коллег было использовано явление, известное как "эффект Казимира". Эффект Казимира — эффект, заключающийся во взаимном притяжении проводящих незаряженных тел под действием квантовых флуктуаций в вакууме. Чаще всего речь идёт о двух параллельных незаряженных зеркальных поверхностях, размещённых на близком расстоянии, однако эффект Казимира существует и при более сложных геометриях. 

Эффект, аналогичный эффекту Казимира, наблюдался в XVIII веке французскими моряками. Когда два корабля, раскачивающихся из стороны в сторону в условиях сильного волнения, но слабого ветра, оказывались на расстоянии около 40 метров, в результате интерференции волн в пространстве между кораблями прекращалось волнение. Спокойное море между кораблями создавало меньшее давление, чем волнующееся с внешних сторон. В результате возникала сила, стремящаяся столкнуть корабли. В качестве контрмеры, руководство по мореплаванию начала 1800-х годов рекомендовало обоим кораблям послать по шлюпке с 10 — 20 моряками, чтобы расталкивать корабли.
 
"Так как технически мы не можем передвигать отражатель с такой скоростью, мы использовали другой метод для достижения такого же эффекта," — сообщил Пер Делсинг, профессор экспериментальной физики университета Чалмерса. "Вместо того, чтобы менять физические расстояния до отражателя, мы применили специальное устройство, действующее подобно экрану в микроволновых печах".
 
"Зеркало" состоит из квантового электронного компонента SQUID (сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство) , чрезвычайно чувствительного к магнитным полям. Меняя направление магнитного поля несколько миллиардов раз в секунду, ученые смогли заставить отражатель "вибрировать" со скоростью, примерно равной четверти скорости света.
 
"В результате фотоны появлялись парами из вакуума, что подтверждалось наличием измеряемого микроволнового излучения", — рассказывает Пер Делсинг, — "Нам также удалось установить, что излучение обладало характеристиками, в точности соответствующими квантовой теории при таких обстоятельствах".
 
Отражатель передает часть своей кинетической энергии виртуальным фотонам, что и помогает им "материализоваться". Согласно квантовой механике, в вакууме может находиться множество частиц различного типа. Йоран Йоханссон, доцент кафедры теоретической физики, считает, что в ходе эксперимента появляются именно фотоны потому, что они обладают небольшой массой.

"Сравнительно мало энергии необходимо, чтобы вывести их из виртуального состояния. В принципе, можно было бы создать другие частицы из вакуума, такие, как электроны или протоны, но это потребует гораздо большей энергии", — сообщил ученый.
 
Главной ценностью данного эксперимента является улучшение понимания основных физических законов, таких как флуктуация вакуума — постоянное появление и исчезновение виртуальных частиц в вакууме. Считается, что вакуумные флуктуации могут быть связаны с "темной энергией", являющейся основным двигателем и формообразователем нашей Вселенной.
blog comments powered by Disqus
Dragon терпит аварию на орбите
По некоторым данным, автоматика корабля Dragon не смогла запустить три из четырех маршевых двигателей
1 марта
17:48
Через 15 минут будет запущен третий Dragon к международной космической станции
Это будет третий полет корабля к МКС после демонстрационного полета в мае 2012 года и первой миссии в октябре 2012 года
1 марта
16:39
"Распечатанная" на 3D-принтере штурмовая винтовка развалилась после нескольких выстрелов
Авторы проекта WikiWep поставили целью создать первый полноценный образец огнестрельного оружия с помощью печати на трехмерном принтере
5 декабря
14:20
Российские ученые проверят гипотезу космического происхождения жизни на Земле
С помощью космического аппарата «Бион-М» будет проверена возможность выживания микроорганизмов в условиях космоса и высоких температур
11 июня
12:44
Почти 15 процентов писем корпоративной электронной почты — это распространение сплетен
Возможность обсудить другого человека не упускают как простые клерки, так и топ-менеджмент компаний
8 июня
11:58
В мире критически растет загрязненность пищевых продуктов
Эксперты выявили взаимосвязь между вспышками пищевых отравлений в различных странах и распространением загрязнений торговыми компаниями
8 июня
11:08
Шведский Каролинский Институт успешно провел первые испытания вакцины против болезни Альцгеймера
Новая вакцина CAD106 может стать качественным прорывом в поиске лекарства от этого серьезного изнурительного заболевания
8 июня
00:17