Britische Wissenschaftler haben entdeckt, dass Licht in der Nähe großer Neutronensterne und Schwarzer Löcher aufgrund von Quantenwechselwirkungen zwischen dem Vakuum und den durch es hindurchtretenden kosmischen Strahlen "spontan" erzeugt werden kann. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Physical Review Letters vorgestellt.
Heute glauben Wissenschaftler, dass das Vakuum entgegen unserer allgemeinen Überzeugung nicht die Verkörperung absoluter Leere und nur eines leeren Raums ist. Es repräsentiert gemäß den Gesetzen der Quantenphysik ein ständig bewegtes "Meer" einer unendlichen Anzahl von ständig geborenen und sich selbst zerstörenden Paaren virtueller Teilchen und Antiteilchen. Ihre Wechselwirkung sollte laut Physikern einen besonderen Einfluss auf das Verhalten von Atomen und Licht haben.
Zum Beispiel sollte dieses Quanten- "Meer" einen besonderen Effekt auf die Polarisation von Licht in Gegenwart starker Magnetfelder haben, wodurch es sich auf die gleiche Weise spaltet und polarisiert wie Licht in einigen Kristallen, wodurch es sich in zwei Strahlen aufspaltet. Wissenschaftler haben seit den dreißiger Jahren des letzten Jahrhunderts über die Existenz eines solchen Effekts gesprochen, konnten ihn aber bisher nicht aufzeichnen.
Heute versuchen Astronomen, Spuren ihrer Existenz zu finden, indem sie Funksignale und andere Arten von Strahlung beobachten, die von Pulsaren, "toten Sternen" mit einem extrem starken Magnetfeld, ausgehen.
Noble und seine Kollegen haben eine weitere merkwürdige Manifestation entdeckt, wie sich ein "Meer" nicht existierender Teilchen, die in der Leere des Vakuums leben, in der realen Welt manifestieren kann, indem sie analysieren, was mit geladenen Teilchen passiert, die durch die Nähe von "toten Sternen" gelangen.
Die Wissenschaftler machten darauf aufmerksam, dass Quantenfluktuationen des Vakuums und starke Magnetfelder von Pulsaren nicht nur das Verhalten von Lichtteilchen beeinflussen, sondern in besonderer Weise die Bewegung verschiedener kosmischer Strahlen "verlangsamen", die auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden.
Dieser Prozess, erklärt Noble, wird im Wesentlichen einem merkwürdigen Effekt sehr ähnlich sein, den sowjetische Physiker vor fast hundert Jahren entdeckt haben. Bereits 1934 stellten Pavel Cherenkov und Sergei Vavilov beim Experimentieren mit Gammastrahlung fest, dass sie beim Eintritt in eine Flüssigkeit ein schwaches, aber deutlich sichtbares Leuchten verursachen, da Gammastrahlen Elektronen ausstoßen und auf Geschwindigkeiten beschleunigen, die die Lichtgeschwindigkeit überschreiten Wasser.
Die Physiker glaubten lange Zeit nicht, dass Cherenkov-Strahlung im Vakuum entstehen kann, da die Lichtgeschwindigkeit darin nicht überschritten werden kann. Berechnungen britischer Physiker zeigen, dass diese Regel verletzt wird, wenn ein kosmischer Strahl oder ein Strahl beschleunigter Teilchen auf die Nähe eines Pulsars oder eines Lichtimpulses eines supermächtigen Lasers trifft.
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Im letzteren Fall ist es, wie Physiker bemerken, notwendig, einen extrem leistungsstarken Laser zu bauen, der Elektronen auf Energien von mehr als 1,3 Teraelektronvolt beschleunigen kann, was bisher nur die leistungsstärksten Kollider können. Noble räumt ein, dass solche Lichtquellen auch in ferner Zukunft nicht gebaut werden.
Aus diesem Grund schlagen Wissenschaftler vor, nach Spuren der Existenz dieses Phänomens in der Nähe von Pulsaren zu suchen, deren Magnetfelder etwa fünf Größenordnungen stärker sind als die elektrischen Felder, die die stärksten existierenden oder im Bau befindlichen Laser erzeugen.
Laut den Autoren des Artikels können fast alle hochenergetischen Gammastrahlen, die von Millisekundenpulsaren ausgehen, durch ähnliche Quantenwechselwirkungen zwischen Vakuum und hochenergetischen kosmischen Strahlen erzeugt werden.
Kann dieses "spontane" Licht gefunden werden? Laut Noble und seinen Kollegen haben Astrophysiker möglicherweise bereits Spuren seiner Existenz entdeckt. Tatsache ist, dass das Fermi-Gammastrahlenteleskop 2009 zeigte, dass das Zentrum der Milchstraße eine ungewöhnlich große Menge an Gammastrahlung erzeugt, deren Helligkeit im energiereichen Teil des Spektrums die theoretisch vorhergesagten Werte deutlich überstieg.
Dann glaubten Wissenschaftler, dass Zerfälle von Partikeln der dunklen Materie sie erzeugt haben könnten, aber spätere Astronomen bezweifelten dies, da sie in der benachbarten Galaxie, dem Andromeda-Nebel, keinen solchen Strahlungsüberschuss gefunden hatten. Britische Physiker gehen davon aus, dass es nicht durch diese unsichtbare Substanz erzeugt wurde, sondern durch das Phänomen, das sie entdeckten.
