Bilim insanları, kuantum fiziğinin en zorlu tahmin edilen fenomenlerinden birini – vakum ikili kırınımını – nihayet tespit etmiş olabilir. Bu fenomende boş alanın kendisi aşırı manyetik alan altında ışığı kırar ve böler.

5 Ağustos'ta Nature'da yayımlanan gözlem, 100 milyon ışık yılı uzaklıkta, Dünya'nınkinden trilyonlarca kat daha güçlü manyetik alana sahip bir magnetar – nötron yıldızının bir türü – kullanıldı. CSIRO, NASA ve birkaç üniversiteden araştırmacılar, magnetarın ışığının çevredeki boş alandan geçerken nasıl polarize edildiğini analiz etti.

Werner Heisenberg, bu etkiyi ilk kez 1930'larda kuantum elektrodinamiğinin (QED) bir sonucu olarak tahmin etmişti: aşırı güçlü bir manyetik alan varlığında, klasik fiziğin boş olarak kabul ettiği kuantum boşluğu, çift kırıcı bir malzeme gibi davranmalı ve farklı polarizasyonlarda ışığı hafif farklı açılarda kırmalıydı. Bu, sıradan madde olmadan bile boş alanın içinden geçen ışığın özelliklerini değiştireceği anlamına geliyor.

Zorluk, ölçülebilir bir etki yaratacak kadar güçlü bir manyetik alan bulmaktı. Evrendeki en güçlü manyetik alanlara sahip magnetarlar, bunun için en iyi doğa laboratuvarlarıdır. Alanları o kadar yoğundur ki atomların şeklini bozabilir ve QED'ye göre boşluğun kendisini polarize edebilir.

Ekip, magnetarın ışığının polarizasyon deseninin, QED'nin vakum ikili kırınımı için öngördüğüyle tutarlı olduğunu gözlemledi – bu sonuç, tekrarlanan denemelere rağmen onlarca yıldır gökbilimcilerden kaçmıştı. Bulgu, kuantum alan teorisinin bu köşe taşı öngörüsü için şimdiye kadarki en güçlü gözlemsel kanıtlardan birini sağlıyor ve aşırı kozmik ortamlarda temel fiziğin test edilmesi için yeni bir pencere açıyor.

Kaynaklar