Vákuumból valami? Most igen!
1951-ben Julian Schwinger elméletben megjósolta, hogy egy erős elektromos tér a vákuumból elektron-pozitron párokat hozhat létre kvantum-alagúthatás révén. Ennek gyakorlati megvalósításához azonban gigantikus elektromos terekre lenne szükség, amelyek messze túlmutatnak az emberiség technológiai képességein. Ezért a valódi Schwinger-effektust soha nem sikerült közvetlenül megfigyelni.
A szuperfolyékony hélium trükkje
A UBC fizikusai most egy kreatív kerülőutat találtak. Vegyünk egy néhány atomi réteg vastagságú szuperfolyékony hélium-4 filmet, amelyet akár néhány tized Kelvin-fokra is le lehet hűteni, így eléri a gyakorlatilag súrlódásmentes, vákuumszerű állapotot. Ebben a különleges közegben, megfelelő áramlás mellett spontán örvény- és antiörvény párok bukkannak fel, hasonlóan ahhoz, mintha a vákuumból születnének elektron-pozitron párok.
Új képet kapunk a világról
A kutatók megmutatták, hogy ezeknek az örvényeknek a tömege mozgás közben változik, szemben a korábbi modellekkel, melyek szerint tömegük állandó. Ez alapjaiban változtatja meg a szuperfolyadékokban, a korai univerzumban és a kvantum-alagúthatásban játszott szerepükről alkotott elképzeléseinket. Az elmélet megalkotása több matematikai áttörést is igényelt, és a kutatók számára nem csupán analógiaként, hanem valódi fizikai rendszerként szolgál.
Kozmikus analógiák, fájdalmasan kemény valósággal
Az újdonság abban rejlik, hogy akár olyan távoli jelenségek analógiájaként is értelmezhető, mint a vákuum mélyen az űrben, a kvantum fekete lyukak vagy az univerzum keletkezése (The Creation of the Universe) – olyan dolgok, amelyek a laboratóriumban közvetlenül elérhetetlenek. Valójában azonban ezek az örvények itt vannak, kísérletileg vizsgálhatók, és új megvilágításba helyezik azokat az alagúthatási folyamatokat, amelyek egyaránt formálják a kvantumfizikát, a kémiát vagy a biológiát. Ez végső soron visszahat a Schwinger-effektus eredeti elméletére is, tovább csavarva az anyag születéséről szóló történetet.
