Вакуум, как представляется большинству, считается полностью пустым, но на самом деле его заполняют энергетические колебания, известные как квантовые флуктуации. Ученые готовятся к проведению лазерного эксперимента, направленного на проверку этих флуктуаций новым способом, который может раскрывать новые законы физики.
Исследовательская группа из Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) разработала предложения для более эффективного проведения эксперимента, что увеличит шансы на его успешное завершение. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Physical Review D.
Научное сообщество давно осознало, что вакуум не является абсолютно пустым и наполнен вакуумными флуктуациями, представляющими собой квантовые колебания во времени и пространстве. Влияние вакуумных флуктуаций наблюдается косвенно через изменения электромагнитных полей мельчайших частиц.
Однако до сих пор не удавалось проверить флуктуации вакуума в отсутствие частиц. Успех такого эксперимента мог бы подтвердить одну из фундаментальных теорий физики, такую как квантовая электродинамика (КЭД), в непроанализированной области. В случае же обнаружения отклонений от теории, это могло бы указывать на существование новых, ранее неизвестных частиц.
Предстоящий эксперимент, запланированный в рамках Международной линии Гельмгольца для экстремальных полей (HIBEF), предполагает использование рентгеновского лазера в Гамбурге для излучения коротких интенсивных вспышек света в вакуумированную камеру. Цель заключается в том, чтобы манипулировать флуктуациями вакуума так, чтобы они воздействовали на поляризацию рентгеновских вспышек.
Однако из-за слабости сигнала приходится применять специальные методы для измерения влияния вакуумных флуктуаций. Исследователи предлагают стратегию, при которой в вакуумную камеру направляются две оптические лазерные вспышки, сталкиваются и воздействуют на рентгеновский импульс, создавая "световой кристалл".
Эксперимент планируется на 2024 год, и в случае успеха он может подтвердить или отклонить существующую теорию и открыть новые перспективы для понимания природы вакуума и его роли в физике.