Физики впервые получили изображения квантовых флуктуаций пустого пространства

Команда ученых под руководством Яньшэна Чжана из Кембриджского университета получила прямые двумерные изображения квантовых флуктуаций в искусственно созданном квантовом поле. Для визуализации исследователи использовали конденсат Бозе — Эйнштейна, состоящий из тысяч атомов рубидия-87. Газ был охлажден до температуры 15 нанокельвинов, что составляет менее одной миллиардной доли градуса выше абсолютного нуля.

В этом состоянии тепловое движение частиц практически прекращается, и их поведение начинает подчиняться исключительно законам квантовой механики. В качестве исследуемой среды выступило синтетическое электромагнитное поле, смоделированное с помощью лазерного излучения.

Для фиксации изменений применялся метод квантового газа микроскопии. Сверхчувствительная камера фиксировала свет, рассеянный отдельными атомами, с пространственным разрешением около 500 нанометров. На полученных снимках зафиксированы спонтанные отклонения плотности атомов от среднего значения. Эти отклонения являются прямым макроскопическим проявлением нулевых колебаний физического вакуума.

Длительность экспозиции одного кадра составила 500 миллисекунд. Полученные данные подтвердили теоретические предсказания квантовой электродинамики относительно поведения виртуальных частиц в пространстве-времени. Ранее подобные явления существовали только в виде математических моделей и косвенных экспериментальных данных. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Статья прошла процедуру независимого рецензирования. Наблюдение за динамикой этих процессов позволяет уточнить параметры Стандартной модели физики элементарных частиц без использования ускорителей высоких энергий. Дальнейшие эксперименты будут направлены на изучение влияния внешних гравитационных полей на интенсивность флуктуаций.

(Автор и сайт не несут ответственности за содержание рекламы.)