دوشکستی خلأ؛ اثبات فرضیه ۹۰ ساله هایزنبرگ با رصد مگنتار کیهانی

دوشکستی خلأ و ماهیت کوانتومی فضای به‌ظاهر تهی، پس از نزدیک به یک قرن با تکیه بر رصد یک ستاره مغناطیسی فوق‌چگال به اثبات تجربی نزدیک شد. پژوهشگران با بررسی پرتوهای گسیل‌شده از بقایای یک ستاره مرده، نشانه‌هایی آشکار از تغییر مسیر و قطبش نور در پهنه خلأ به دست آورده‌اند که درستی فرضیه‌های کوانتومی پیشین را تأیید می‌کند.

پیش‌بینی ۹۰ ساله ورنر هایزنبرگ درباره ماهیت خلأ کوانتومی

دیدگاه کلاسیک فیزیک همواره فضا را بستری کاملاً خالی از هرگونه ماده یا انرژی قلمداد می‌کرد. با این حال، در سال ۱۹۳۶ ورنر هایزنبرگ به همراه هانس اویلر دیدگاهی نوآورانه ارائه دادند که بر پایه آن، فضا آکنده از ذرات گذرا یا «ذرات مجازی» است.

این ذرات که شامل جفت‌های الکترون و پوزیترون هستند، در کسری از ثانیه زاده شده و بلافاصله ناپدید می‌شوند. بر اساس این نظریه، در صورتی که میدان مغناطیسی بسیار قدرتمندی بر این محیط حاکم شود، پدیده دوشکستی خلأ رخ می‌دهد و فضای خالی ساختاری مشابه یک منشور شفاف به خود می‌گیرد که امواج نوری را در جهتی مشخص قطبیده می‌سازد.

تحلیل رفتار نور در پیرامون مگنتارها نشان می‌دهد که قوانین بنیادین مکانیک کوانتومی حتی در خشن‌ترین نقاط گیتی با دقتی خیره‌کننده عمل می‌کنند.

مگنتارها؛ آزمایشگاه‌های طبیعی برای بررسی دوشکستی خلأ

بازآفرینی شرایط لازم برای ثبت آزمایشگاهی این پدیده روی کره زمین غیرممکن است؛ زیرا نیاز به میدان‌های مغناطیسی با قدرتی بیش از ۱۰۰ میلیون برابر توان دستگاه‌های ساخت بشر دارد. از این رو، کیهان‌شناسان توجه خود را به مگنتارها معطوف کرده‌اند؛ لاشه‌های ستاره‌ای بسیار فشرده‌ای که پس از انفجارهای ابرنواختری بر جای می‌مانند.

شواهد رصدی ثبت‌شده توسط کاوشگرهای بین‌المللی

تیمی از اخترفیزیکدانان با به‌کارگیری داده‌های ماهواره IXPE و ترکیب آن با تلسکوپ‌های رادیویی در استرالیا و آفریقای جنوبی، تابش‌های گسیل‌شده از مگنتار 1E 1547-5408 را تجزیه‌وتحلیل کردند. این بررسی‌ها از دو واقعیت پرده برداشت:

• قطبش بسیار شدید: پرتوهای ایکس ثبت‌شده سطحی غیرمعمول از قطبش را نشان دادند که مدل‌های متعارف ستاره‌های نوترونی قادر به تشریح آن نیستند.
• تطابق زاویه‌ای کامل: زاویه قطبش فوتون‌ها هم‌پوشانی کاملی با خطوط میدان مغناطیسی ستاره نشان داد که مستقیماً ردپای دوشکستی خلأ را آشکار می‌سازد.

گام‌های پیش‌رو در مطالعه فیزیک ذرات بنیادی

با وجود دستاورد حاضر در نشریه نیچر، دانشمندان قصد دارند با پرتاب مأموریت‌های تخصصی نسل جدید مانند تلسکوپ پیشنهادی GoSOX و توسعه شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای پیشرفته، سیگنال‌های دوشکستی خلأ را با دقت بالاتری از سایر پرتوهای کیهانی تفکیک کنند.

این رصد تاریخی گواهی روشن بر آن است که فضای میان‌ستاره‌ای بستری فعال از نوسانات کوانتومی است و پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتوم پس از ۹ دهه همچنان پایدار و استوار باقی مانده‌اند.