科学星|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(EuropeanSouthernObservatory , ESO)的超大型望远镜(VeryLargeTelescope , VLT) , 观察到真空双折射(vacuumbirefringence) 。
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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RXJ1856.5-375 , 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WernerHeisenberg和HansHeinrichEuler认为可能是量子电动力学(quantumelectrodynamics , QED)理论的产物 , 这个理论描述光和物质如何相互作用 。
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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(UniversityofZielonaGora)的科学家团队观察到 。
使用欧洲南方天文台(EuropeanSouthernObservatory , ESO)的超大型望远镜(VeryLargeTelescope , VLT) , 由RobertoMignani领导的研究小组 , 观察距离地球约4百光年的中子星RXJ1856.5-375 。
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 。
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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RXJ1856.5-375周围区域的真空双折射所造成的 。
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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(EuropeanExtremelyLargeTelescope , 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 。 」
【科学星|天文学家第一次在太空中看见奇怪的量子失真】研究员KinwahWu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 。 」
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