Werner Heisenberg tarafından yaklaşık 100 yıl önce öngörülen “vakum çift kırılımı” ilkesine göre, boşluk dahi ışığın davranışını değiştirebilir. Heisenberg’ın teorisine göre, mükemmel bir vakum bile hızla ortaya çıkan ve yok olan “sanal parçacıklarla” doludur. 1930’lardan itibaren nükleer araştırmalarda ve onlarca yıldır parçacık hızlandırıcılarıyla yapılan deneylere rağmen, bu etki şimdiye kadar doğrulanmamıştı.
Ancak, evrenin en güçlü ve etkili laboratuvarlarına sahip olduğu fikrine uygun olarak, bir grup bilim insanı bu teoriyi nihayet doğrulayabilecekleri belirtiliyor. Bu ekip, “manyetar” adı verilen, evrendeki en güçlü manyetik alanlara sahip olan nadir bir nötron yıldızının özelliklerini kullanarak, vakum çift kırılımına dair ilk kanıtları ortaya çıkardıklarını iddia ediyor. Bulguları, bilim insanlarının kuantum dünyasının keşfini için yeni fırsatlar sunabilir.
Çalışma ekibinde, Center for Space Sciences and Technology , South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), Los Alamos National Laboratory , NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi, Center for Research and Exploration in Space Science & Technology (CRESST) ve Astrophysics Science Division ‘daki bilim insanlarının yanı sıra dünya çapındaki üniversitelerden araştırmacılar yer alıyor. George Washington Üniversitesi’nde Fizik alanında lisansüstü öğrencisi olan Rachael E. Stewart, yakın zamanda ‘da yayınlanan çalışmanın başını çekiyor.
Bilim insanlarına göre, aşırı güçlü bir manyetik alanın varlığında, Heisenberg’in sanal parçacıkları ışığı belirli şekillerde kırarak VB oluşturur. Ancak, bu kuantum etkisini gözle görülür hale getirecek kadar güçlü manyetik alanlar sadece nadir görülen “manyetarlarda” bulunur.
Dr. Marcus Lower , Center for Astrophysics and Supercomputing (CAS) bölümünde görev yapan ve Avustralya Araştırma Konseyi tarafından desteklenen bir araştırmacıdır. “Bu etkiyi gözlemlemek için 100 milyon katından daha güçlü manyetik alanlara ihtiyaç duyulur” dedi Lower. “Neyse ki, doğa bize bu amaca uygun manyetarları sağladı.” Dr. Lower, CSIRO’nun Parkes (Murriyang) radyo teleskopu ile yapılan gözlemleri yönetti ve Swinburne Üniversitesi’nin Ngarrgu Tindebeek süper bilgisayarı kullanılarak analizler gerçekleştirdi.
Bu veriler, NASA’nın Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) ve Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki NICER X-ışını teleskopundan elde edilenlerle birleştirildi. Manyetar 1E 1547.0–5408’in radyo emisyonlarını izleyen ekip, manyetarın dönmesiyle birlikte radyo dalgalarının yönündeki salınımları (polarizasyon durumu) takip etti. Bu durum, manyetarın manyetik ve dönme eksenlerinin neredeyse aynı hizaya sahip olduğunu ve “arka taraftan” görülebildiğini gösterdi. Bu manyetik ve gözlem geometrisi, 1E 1547’nin vakum çift kırılımını gözlemlemek için ideal bir aday olduğunu ortaya koyuyor.
Ekip, manyetardan yayılan X-ışınlarının (IXPE tarafından tespit edilen) son derece yüksek polarizasyona sahip olduğunu ve bu polarizasyonun yönünün, 1E 1547’nin manyetik alanına kilitlendiğini buldu. Bu durum, manyetar çevresinde vakum çift kırılımının gerçekleştiğine dair işaretler olarak kabul ediliyor. Lower şunları ekledi:
“Manyetik alanın gücü nedeniyle, Heisenberg’in sanal parçacıkları, alanın yönüyle aynı hizaya giriyor. Manyetarın dönmesiyle birlikte radyo dalgaları ve X-ışınlarının salınımlarının yönünü dikkatlice takip ederek, ekibimiz 1E 1547’nin manyetik ve dönme kutuplarının hizalamasının vakum çift kırılımının tespit edilmesi için ideal olduğunu belirledi. Bu veriler ve güncellenmiş simülasyonlar sayesinde, Heisenberg tarafından yaklaşık 90 yıl önce başlatılan arayışı nihayet tamamlayabiliriz.”
Bu bulgular, vakum çift kırılımına dair işaretlerin diğer süreçlerden ayırt edilmesine yardımcı olacak ek verilerden ve gelişmiş bilgisayar simülasyonlarından faydalanabilir. Doğrulanması halinde, ekibin bulguları, bilim insanlarının evrenin en aşırı ortamlardan birinde kuantum fiziği teorilerinin nasıl çalıştığını anlamalarına olanak sağlayacaktır.
Daha Fazla Okuma: Swinburne University , Nature
