Физики заглянули в «полную пустоту» и обосновали, что внутри нее кое-что существуют

    Согласно квантовой механике, вакуум – не попросту пустое место. На деле он заполнен квантовой энергией и частичками, крохотными частичками, всегда появляющимися и эдак же исчезающими и оставляющими опосля себя след в образе сигналов, кои мы называем квантовыми флуктуациями. Десятилетиями эти флуктуации существовали исключительно в наших квантовых теориях, пока что в 2015 году исследователи и не провозгласили об фолиант, что впрямую них нашли и обусловили. А уж ныне тамошняя же команда ученых объявляет, что продвинулась в собственных изучениях еще далее — сумела провести манипуляции с самим вакуумом и обусловить конфигурации в этих таинственных сигналах из свободной полости.

    Тут мы вступаем на местность высокоуровневой физики, однако что наиболее немаловажно, ежели результаты опыта, об котором мы сейчас побеседуем, подтвердятся, то, полностью может быть, это же будет означать, что ученые открыли новейший метод наблюдения, взаимодействия и практических проверок квантовой действительности без вмешательства в нее. Крайнее в особенности немаловажно, потому что одной из наибольших неурядиц квантовой механики – и нашего ее осознания – будет то, что всякий раз, когда мы будем пробовать измерить либо даже ординарно провести наблюдение за квантовой системой, сиим влиянием мы будем ее уничтожать. Как только вы знаете, это же и не очень вяжется с нашим желанием познать, что все-таки на деле происходит в этом квантовом мире.

    И конкретно отныне в помощь приходит квантовый вакуум. Однако перед тем самым, как только двигаться далее, давайте вкратце вспомним, что этакое вакуум исходя из убеждений традиционной физики. Тут он воображает собой место, целиком лишенное какой-нибудь материи и содержащий энергии самых низших величин. Тут нет частиц, а уж означает ничто и не способно помешать либо исказить чистую физику.

    Один из выводов единого из более базовых принципов квантовой механики – принципа неопределенности Гейзенберга – устанавливает рубеж точности наблюдения за квантовыми частичками. А также согласно этому принципу вакуум и не является пустым местом. Он наполнен энергией, также парами из частиц-античастиц, появляющихся и исчезающих произвользым образом. Эти крупицы быстрее «виртуальны», чем на физическом уровне вещественны, и вот поэтому вы и не сможете них найти. Однако даже невзирая на то, что они остаются невидимыми, как только и большая часть объектов квантового мира, они тоже оказывают влияние на настоящий мир.

    Эти квантовые флуктуации производят флуктуирующие произвользым образом электромагнитные поля, могущие повлиять на электроны. И конкретно благодаря этому них действию ученые в первый раз непрямым образом показали них существование в 1940-х годах.

    В течение следующих десятилетий это же оставалось одиним-единственным, что нам существовало понятно о этих флуктуациях. Но в 2015 году группа физиков, работавшая под управлением Альфреда Ляйтенсторфера из Констанцского вуза в Германии, заявила, что сумела впрямую обусловить эти флуктуации методом наблюдения за них влиянием на световую волну. Результаты работы ученых были размещены в журнальчике Science.

    В собственной работе ученые приименяли коротковолновые лазерные импульсы длительностью всего несколько фемтосекунд, кои они обращали в вакуум. Исследователи стали отмечать лишь только приметные конфигурации в поляризации света. По воззрению исследователей, эти конфигурации были впрямую вызваны квантовыми флуктуациями. Итог наблюдений наверное гораздо и не раз вызовет споры, но ученые решили вывести собственный опыт на новейший уровень методом «сжатия» вакуума. Да и в сей раз они стали следить странноватые конфигурации в квантовых флуктуациях. Выходит, что этот опыт не попросту оказался очередным доказательством существования этих квантовых флуктуаций, — тут уже может идти речь об фолиант, что ученые открыли метод наблюдения за ходом опыта в квантовом мире без влияния на конечный итог, что в любом альтернативном случае убило бы квантовое состояние наблюдаемого объекта.

    «Мы можем рассматривать квантовые состояния без них конфигурации при первом же наблюдении», — комментирует Ляйтенсторфер.

    Обычно, когда вы желаете проследить за влиянием квантовых флуктуаций на непосредственно заимствованные крупицы света, для вас первым делом нужно найти и подчеркнуть эти крупицы. Это же, в собственную очередь, удалит «квантовую подпись» этих фотонов. Аналогичный опыт проводила команда ученых и в 2015 году.

    В рамках же новенького опыта заместо наблюдения за переменами в квантовых флуктуациях методом абсорбирования либо усиления фотонов света исследователи вели наблюдение за самим светом исходя из убеждений времени. Может прозвучать странноватым, однако в вакууме место и время воздействуют таким макаром, что наблюдение за одним сразу дозволяет побольше познать и об альтернативном. Ведя этакое наблюдение, ученые нашли, что при «сжатии» вакуума это же «сжатие» происходило ровненьким счетом эдак же, как только это же происходит при сжатии воздушного шарика, исключительно в сопровождении квантовых флуктуаций.

    Рано или поздно эти флуктуации стали сильней, чем фоновой шум несжатого вакуума, а уж в энных пространствах, напротив, слабее. Ляйтенсторфер приводит в качестве аналогии авто пробку, двигающуюся сквозь неширокое место дороги: с течением времени авто, стоящие в собственных полосах, занимают одну и ту самую же полосу движения, дабы протиснуться через неширокое пространство, а уж потом опять разъезжаются по собственным полосам. Тоже самое в конкретной степени, согласно наблюдениям ученых, происходит и в вакууме: сжатие вакуума в одном месте приводит к рассредотачиванию конфигураций квантовых флуктуаций в остальных пространствах. И эти конфигурации умеют или ускоряться, или замедляться.

    Этот спецэффект возможно измерен в пространственно-временном разрезе, как только это же показано на графике ниже. Парабола посередине изображения показывает точку «сжатия» в вакууме:

    Результатом сего сжатия, как только можно созидать на фолиант же изображении, являются некие «проседания» во флуктуациях. Более необычным для ученых оказалось и наблюдение тамошнего, что уровень мощности флуктуации в энных пространствах оказался ниже уровня фонового шума, который, в собственную очередь, ниже, чем у основного состояния пустого места.

    «Поскольку новейший способ измерения и не предполагает захват либо усиление фотонов, бытует возможность прямого распознавания и наблюдения за электрическим фоновым шумом в вакууме, также контролируемых девиаций состояний, сделанных исследователями», — говорится в изучении.

    В истинный момент исследователи инспектируют точность собственного способа измерений, также пробуют разобраться в фолиант, на что он реально в силах. Невзирая на уже наиболее чем внушительные результаты данной работы, как и раньше бытует возможность тамошнего, что ученые пришли к именуемому «неубедительному мпособу измерения», который, может быть, и в силах и не нарушать квантовые состояния объектов, однако в то же время и не в силах поведать ученым все больше об той самой либо другой квантовой системе.

    Ежели способ вправду окажется рабочим, то ученые намерены применять его для измерения «квантового состояния света» — невидимого поведения света на квантовом уровне, которое мы только что начинаем осознавать. Но для предстоящей работы нужна добавочная проверка – репликация результатов открытия команды исследователей из Констанцского вуза и тем демонстрация пригодности предложенного способа измерений.