Чи може світло з’явитися з нічого. / © Space.com
Світло може виникати з нічого — такий один із найзагадковіших прогнозів квантової фізики, і тепер він знайшов нове підтвердження. Міжнародна команда фізиків провела моделювання, яке показало, як у порожньому вакуумному просторі можуть з’являтися промені світла — без участі звичних джерел випромінювання.
Результати дослідження опубліковано в журналі Communications Physics, передає ZME Science.
Попри те, що вакуум здається абсолютно порожнім простором, згідно з квантовою теорією поля, він вирує мікроскопічною активністю. Усередині — віртуальні частинки, які виникають і зникають миттєво. Наприклад, електрон і його античастинка — позитрон — можуть з’явитися з енергії й так само швидко зникнути. У звичайних умовах побачити це неможливо. Але якщо створити достатньо потужне електромагнітне поле, наприклад, за допомогою лазерів — ці віртуальні частинки можуть проявитися і взаємодіяти.
Фізики змогли відтворити на комп’ютері процес, коли три потужні лазерні промені, що перетинаються, спричиняють появу четвертого — без жодного джерела світла в традиційному розумінні. Це квантове явище називається вакуумним чотирьоххвильовим змішуванням. Воно можливе лише за умов, коли фотони (частинки світла) починають взаємодіяти між собою — що в класичній фізиці вважалося неможливим.
Це моделювання не тільки підтверджує давні теоретичні передбачення квантової електродинаміки, а й наближає фізиків до реального експерименту. Можливість спостерігати взаємодію світла з самим собою — це не просто дивина: це новий інструмент для вивчення фундаментальних властивостей Всесвіту.
Крім того, методику можна використати для пошуку аксійонів — гіпотетичних частинок, які, за однією з теорій, можуть складати темну матерію. Якщо вони існують, то здатні впливати на поведінку світла у вакуумі, і змодельовані ефекти можуть допомогти їх виявити.
