Тайная абсолютной пустоты

Ученым впервые удалось напрямую измерить квантовые флуктуации в вакууме.
Тайная абсолютной пустоты

Недавно ученые, работающие под руководством Альфреда Ляйтенсторфера в Констанцском университете (Германия), опубликовали результаты экспериментов, в которых им удалось наблюдать квантовые флуктуации вакуума — процесс рождения и исчезновения частиц, который постоянно происходит даже в абсолютной пустоте.

Как эти флуктуации повлияли на структуру Вселенной и есть ли от них практическая польза, «Чердаку» рассказали coавторы работы Андрей Москаленко и Денис Селецкий.

Фотоны в вакуумной упаковке

В обыденном понимании вакуум — это отсутствие воздуха. По крайней мере, это имеют ввиду производители сосисок и прочей еды в вакуумной упаковке. Однако физики понимают под вакуумом также нечто иное.

В своей работе Ляйтенсторфер и его коллеги наблюдали флуктуации вакуума на примере фотонов. Фотоны — это частицы электромагнитного поля, и они обладают некоторой энергией. Однако если добиться того, чтобы в некотором объеме была полная темнота без единого фотона, энергия электромагнитного поля все равно не будет нулевой. Квантовый вакуум — вовсе не спокойная структура. В нем постоянно рождаются фотоны, которые живут очень короткое время и исчезают также внезапно. Эти фотоны называют виртуальными, а их постоянное и спонтанное появление и исчезновение — квантовыми флуктуациями.

Случайная структура Вселенной

Квантовые флуктуации особенно интересны тем, что они могли сыграть решающую роль при формировании Вселенной после Большого взрыва.

«Согласно инфляционной модели Вселенной, в первые моменты после Большого взрыва большое количество энергии было сосредоточено на короткое время в (говоря условно) небольшом объеме. В таких условиях квантовые флуктуации имеют очень большое влияние, благодаря им сразу после Большого взрыва сформировалась структура вещества: где-то его оказалось больше, где-то — меньше. С расширением Вселенной эта структура „отпечаталась“ в неоднородном распределении „классического“ вещества (галактики, планеты и мы с Вами) в космосе. Если бы мы могли повторить Большой взрыв, то, поскольку квантовые флуктуации случайны, мы бы получили другую структуру Вселенной», — поясняет Селецкий.

Комментарии
Комментарии