معمای ۹۰ ساله فیزیک؛ آیا فضای خالی واقعاً خالی است؟

به گزارش سایت دیدبان ایران، ستاره‌ای مغناطیسی که هر دو ثانیه یک بار می‌چرخد، به دانشمندان کمک کرد به یکی از پیچیده‌ترین پرسش‌های فیزیک پاسخ دهند: آیا فضای خالی واقعاً تهی است؟ برای قرن‌ها، دانشمندان فضای خالی (خلأ) را به عنوان تهی‌مطلق تصور می‌کردند؛ جایی که هیچ ماده، ذره یا انرژی در آن وجود ندارد. اما در سال ۱۹۳۶، ورنر هایزنبرگ، برنده‌ی جایزه‌ی نوبل فیزیک و شاگردش هانس اویلر، نظریه‌ای انقلابی مطرح کردند که این تصویر را به چالش کشید.

براساس نظریه هایزنبرگ، فضای خالی در سطح کوانتومی، هرگز کاملاً تهی نیست. درعوض، آنها معتقد بودند که خلأ، دریایی جوشان از «ذرات مجازی» است. این ذرات (الکترون‌ها و همتایان پادماده‌ی آنها یعنی پوزیترون‌ها) به طور ناگهانی از هیچ به وجود می‌آیند و پس از کسری از ثانیه، ناپدید می‌شوند. این پدیده که به «کف کوانتومی» معروف است، در شرایط عادی قابل مشاهده نیست.

اما نکته‌ی کلیدی این است: اگر میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی به این دریای ذرات مجازی اعمال شود، برهم‌کنش‌هایی رخ می‌دهد که می‌تواند نحوه‌ی حرکت نور را تغییر دهد. این اثر که دوشکستی خلأ (Vacuum Birefringence) نام دارد، باعث می‌شود فضای خالی مانند منشور عمل کند و امواج نور عبوری از آن را در یک جهت خاص دچار قطبش (هم‌راستا شدن) کند.

مشاهدات ستاره‌ی مرده و مغناطیسی، قوی‌ترین شواهد را برای اثبات این نظریه فراهم کرده که فضای خالی می‌تواند نحوه‌ی عبور نور را تغییر دهد

همان‌طور که در وب‌سایت اسپیس توضیح داده شده است، مشکل اصلی این است که برای مشاهده‌ی این اثر، به میدان‌های مغناطیسی عظیمی نیاز است که میلیون‌ها بار قوی‌تر از هر چیزی هستند که بشر می‌تواند روی زمین تولید کند. بنابراین، تنها در فضا و در اطراف اجرام خاص می‌توان چنین شرایطی را یافت.

خوشبختانه، جهان هستی خودش این آزمایشگاه‌های عظیم را در اختیار ما قرار داده است: مگنتارها یا ستاره‌های مغناطیسی. این اجرام، بقایای چگال و بسیار مغناطیسی ستارگانی هستند که با انفجاری عظیم (ابرنواختر) به پایان رسیده‌اند. …