Свет из ниоткуда: Вспышка в вакууме
Даже вакуум никогда не бывает абсолютно пуст, в нем мелькают так называемые виртуальные частицы и античастицы, рождающиеся попарно, чтобы тут же исчезнуть, поглотив друг друга. Их существованием объясняется, в частности, эффект Казимира: между двумя параллельными зеркальными поверхностями, помещенными в вакуум, возникает гораздо меньше виртуальных фотонов, чем в окружающем пространстве, и давление «внешних» частиц толкает зеркала навстречу друг другу.
Проявления эффекта Казимира зависят от многих параметров. Был предсказан динамический эффект Казимира: если зеркала будут перемещаться, виртуальные вакуумные флуктуации могут превратиться в реальные кванты. Это явление удалось наблюдать в 2011 году. Сейчас результаты эксперимента ожидают подтверждения независимой группой исследователей. А тем временем ученые из Финляндии смогли получить «свет из вакуума» другим способом — изменяя показатель преломления среды, через которую должны пройти фотоны.
Скорость света в вакууме — величина постоянная, но для любой другой среды зависит от её показателя преломления. Один из авторов исследования, физик Паси Ляхтеенмяки (Pasi Lähteenmäki) сравнивает среду, показатель преломления которой меняется, с зеркалом колеблющейся толщины: если это изменение происходит достаточно быстро, виртуальные фотоны при взаимодействии с поверхностью «зеркала» могут обрести достаточно энергии, чтобы превратиться в реальные. «Представьте себе абсолютно темную комнату, — говорит Ляхтеенмяки, — показатель преломления внутри которой внезапно меняется — и комната начинает светиться».
Ученые использовали массив СКВИД, позволяющий менять скорость распространения микроволнового излучения на несколько процентов, для исследования параметров разработанного ими усилителя и решили проверить — что, если усиливать будет нечего? Если на месте источника сигнала будет вакуум? И обнаружили фотоны, соответствующие теоретической модели динамического эффекта Казимира. В частности, эти фотоны являются квантово запутанными. И, хотя «свет из вакуума» будет проблематично использовать «в народном хозяйстве», этот эксперимент открывает новые горизонты перед физиками, изучающими свойства вакуума и явление квантовой запутанности.
По сообщению Nature News