Przejdź do głównej zawartości

Czy zaobserwowana gwiazda neutronowa potwierdza 80-letnie kwantowe przewidywania?

Naukowcy przez dekady szukali potwierdzenia dziwnego efektu kwantowego pierwszy raz przewidzianego już w 1936 roku. Czy w końcu znaleźli dowód potwierdzający go?

Zespół astronomów twierdzi, że gwiazda neutronowa zlokalizowana 300 lat świetlnych od nas może być dowodem na istnienie wirtualnych cząstek elementarnych, które pojawiają się i od razu przestają istnieć. Takie wnioski wysunęli po obserwacjach tej gwiazdy. Odkrycie to zweryfikowało prognozy sprzed 80 lat dotyczące fundamentalnej teorii kwantowej, która opisuje dziwny świat bardzo małych cząstek. Jednak nie wszyscy są przekonani, że naukowcy mają niezbite dowody na potwierdzenie.

Gdy Paul Dirac napisał równanie elektrodynamiki kwantowej (quantum electrodynamics - QED), sformułował fundamentalną teorię fizyki, która leży u podstaw naszej wiedzy na temat cząstek elementarnych. W 1928 roku prognozowano, że każda cząstka ma partnera antymaterii (cząstkę o tej samej masie ale przeciwnym ładunku).

Fizyk Carl Anderson odkrył antycząstkę elektronu, zwaną pozytonem, za co potem otrzymał Nagrodę Nobla. Jednym z założeń QED jest, że próżnia przestrzeni może roić się od cząstek tymczasowych. Ze względu na niepewność zmienności świata kwantowego, cząstki elementarne powinny pojawiać się wraz ze swoimi anty-partnerami i natychmiast wzajemnie anihilować. W 1936 roku fizycy doszli do wniosku, że te tak zwane wirtualne cząstki, które istnieją zaledwie niewielki ułamek sekundy, mogą mieć wymierny wpływ na światło, obracając jego polaryzację w taki sam sposób, jak ciekłe kryształy w wyświetlaczach LCD. Ten efekt kwantowy znany jest jako dwójłomność próżni. Chociaż istnienie dwójłomności próżni okazało się trudne do bezpośredniego udowodnienia, fizycy ogólnie przyjęli, że jest to realne.

Gwiazdy neutronowe jak kosmiczne laboratorium
Do pomiaru dwójłomności próżni wymagane jest niezwykle silne pole magnetyczne, czego obecnie nie da się uzyskać w laboratorium. Ale mamy kosmiczne laboratorium, jakim są gwiazdy neutronowe. Są to bardzo gęste pozostałości po jądrach masywnych gwiazd o potężnych polach magnetycznych, wzmacniające efekt dwójłomności próżni do mierzalnego poziomu. Roberto Mignani z Narodowego Instytutu Astrofizyki w Mediolanie oraz z Uniwersytetu Zielonogórskiego, wraz z kolegami wykorzystał Bardzo Duży Teleskop (VLT) w Chile do obserwacji jasnej, pobliskiej gwiazdy neutronowej RX J1856.5-3754.

Nie wiemy, jak gwiazda jest zorientowana w stosunku do Ziemi - czy rotuje krawędzią do naszej linii pola widzenia czy też kieruje tylko jeden ze swoich biegunów w naszą stronę. Potwierdzenia na dwójłomność próżni mogą mieć związek ze sposobem jej obserwacji. Powierzchnia gwiazdy neutronowej jest tak gorąca, że chociaż emituje światło widzialne, najsilniej świeci w promieniach rentgenowskich. Zatem gdy dwójłomność nie ma wpływu na światło widzialne, będzie znacznie bardziej wpływać na promieniowanie rentgenowskie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Sky and Teleskope

Urania - Postępy Astronomii

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds