Чега има у вакууму - квантни експеримент открива шта се крије у празном простору

Замислите да сте у уклетој кући. Напуштеној вили, мрачној и хладној.

Када уђете, чини вам се да је празна, али одједном примећујете да се ствари појављују и нестају из чиста мира.

Место је прекривено тишином, али док ходате осећате сабласт, чујете глас из кухиње и звук крцкања паркета под ногама.

Одакле ове појаве ако у кући нема никога?

Ова анегдота је само пример који нам може помоћи да разумемо начин на који доживљавамо празан простор. Да ли је он стварно празан?

Испада да, према законима физике, постоје два различита начина перципирања реалности.

Уклета кућа

У класичној реалности, коју научници називају светом који можемо да видимо и осетимо, лако је разумети концепт вакума. То је једноставно простор у коме нема ничега, чак ни ваздуха.

Али у квантној физици - која се одвија на субатомском нивоу и не може се видети голим оком - вакуум више личи на уклету кућу.

Квантни вакуум је у реалности пун честица, енергије и таласа који мистериозно настају и убрзо нестају.

Чак и ако уклонимо сваки елемент класичне реалности, попут светла и топлоте, и оставимо „ништа", научници и даље могу да детектују флуктације електричних поља које се појављују из ведра неба у веома кратком интервалу, пре него што нестану.

Научници са Института за квантну електронику у Цириху кажу да су први пут успели да измере те флуктације које честице производе у вакууму.

То је као да можемо да „осетимо" присуство духа око нас и да први пут можемо да „видимо" бели траг који оставља иза себе док хода.

Из ведра неба

Према Закону о очувању масе немогуће је створити било шта ни из чега - „ништа се не ствара, ништа се не уништава, све се трансформише", како је то рекао француски научник из 18. века Лавоазије, који се сматра оцем модерне хемије.

На квантном нивоу ствари су ипак другачије.

„Могуће је створити енергију из празног простора на веома кратак период", каже Кристина Бениа-Челмус, постдокторанткиња примењене физике на Харварду и коауторка истраживања.

„Дешава се спонтано. Не знамо када ће се десити, али хоће."

Ево како изгледа црна рупа

Нобелова награда за физику жени

Србија постаје пуноправна чланица ЦЕРН-а

Челмус је током експеримента посматрала флуктације и времена и простора у вакууму.

Када говоримо о простору и времену, у квантном смислу, користимо нанометарске јединице (милијардити део метра) и екстремно кратке временске интервале (неколико хиљада милијарди осцилација по секунди).

Чист вакуум

Како би експеримент био успешан истраживачи су морали да створе услове „чистог вакуума", у коме нема никаквих трагова топлоте или светлости.

То су постигли тако што су инструмент за мерење охладили на -269 степени Целзијуса - што је веома близу такозваној апсолутној нули - и спречили улазак светлости која би могла да поремети чисто стање.

„Ово је нешто најприближније вакууму што можемо да створимо, не можемо ићи даље од ових ограничења", каже Челмус за ББЦ.

Унутар инструмента користили су детектор који се састоји од специјалне врсте кристала која реагује на флуктације у вакууму - оне остају у вакууму након што се сва материја и електромагнетна радијација уклоне.

Посматрајући промену карактеристика кристала када флуктација вакуума прође кроз њега, Вениа Челмус и њен тим могли су да измере електромагнетна поља која настају услед ових флуктација.

Квантни дух

У класичној физици вакуум је место где нема ничега, док у квантној теорији то није случај; ради се о томе да су честице, флуктације и енергија које ту постоје толико мали по обиму и краткотрајни у временском смислу да их је, бар за сада, немогуће издвојити или трансформисати.

Ове флуктације у вакуму стварају такозване спонтане емисије, као када умирући атом спонтано произведе светлост. Оваква мерења могу да допринесу у овој области истраживања.

У ширем смислу, иако Бениа-Челмус признаје да смо далеко од потпуног разумевања ових феномена, мерења би могла да нам помогну у дешифровању мистерија квантне физике и честица које нам, за сада. изгледају као духови.

Пратите нас на Фејсбуку и Твитеру. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]