Фото: nist.gov/
Физики впервые напрямую зафиксировали квантовые флуктуации – неустранимое "дрожание", возникающее даже в абсолютно пустом пространстве. Препринт работы опубликован на сервере arXiv и пока не прошел рецензирование, сообщает
"Газета.ру".
Согласно квантовой механике, ни одно поле не может находиться в полном покое. В связи с принципом неопределенности даже в состоянии с наименьшей энергией сохраняются крошечные колебания. Эти флуктуации предсказаны теорией, но увидеть их напрямую до сих пор не получалось.
Это ограничение с помощью двумерного конденсата Бозе – Эйнштейна из атомов калия-39 обошла команда Кембриджского университета под руководством Яньшэна Чжана. Эксперты "записали" квантовое поле в спиновые состояния атомов, а затем, сфотографировав сами атомы, восстановили локальные колебания – то есть сделали невидимое видимым.
Чтобы уловить слабый сигнал, специалисты резко меняли силу связи между двумя состояниями атомов, и заранее существовавшее квантовое "дрожание" усиливалось до измеримых колебаний. При этом флуктуации вакуума давали заметно иной рисунок, чем обычный тепловой шум, что подтвердили измерения на разных частотах.
Авторы утверждают, что такой конденсат можно настроить так, чтобы он вел себя как сложное релятивистское квантовое поле. Это открывает возможность моделировать в лаборатории явления, которые почти невозможно рассчитать теоретически. К примеру, "распад ложного вакуума", рождение частиц и образование топологических дефектов.
Ученые отмечают, что это новый инструмент для изучения квантовых полей. До этого подобные явления можно было только рассчитывать в теории, а теперь их удается наблюдать и "проигрывать" в управляемом эксперименте. Это может помочь проверять фундаментальные предсказания физики, в том числе о ранней Вселенной.
Ранее ученые на базе Лейденского университета в Нидерландах
разработали одну из самых масштабных в истории цифровых моделей Вселенной. Она была создана в рамках проекта FLAMINGO.
Уточнялось, что модель поможет интерпретировать огромные массивы данных с современных телескопов, а также воспроизводить крупномасштабную структуру космоса.