Квантовые флуктуации вакуума до сих пор не поддавались измерению. Физики измерили их электрические поля с помощью электрооптического детектора, заморозив все устройство до минус 269°C.
Сверхмассивные черные дыры, кажется, завораживают весь мир. Для астрофизиков это большое удовлетворение, и это правильно. Однако квантовые физики не хотят отставать, поэтому и они вышли с таким замечательным достижением, что страницы легендарной Природы затрепетали. В конце концов, кто не был бы ошеломлен первым измерением до сих пор неуловимых квантовых флуктуаций в пустоте?
В квантовой физике пустота, или вакуум, не пуста. Там постоянно возникают квантовые флуктуации электромагнитного поля. До сих пор не было возможности непосредственно исследовать эти вакуумные флуктуации. Но теперь небольшая группа учёных мужей изменила это, разработав процедуру, позволяющую детально изучать квантовые флуктуации.
По словам исследователей, колебания электромагнитного поля в вакууме имеют четко видимые последствия. Они также могут заставить определенный атом спонтанно излучать электромагнитное излучение. Однако измерить нечто подобное в вакууме, на первый взгляд, невозможно. Традиционные детекторы излучения, такие как фотодиоды, основаны на том факте, что такой детектор поглощает фотоны и, следовательно, энергию. Однако из вакуума больше нельзя извлечь энергию, которая представляет собой состояние физической системы с наименьшей энергией.
Поэтому эта группа ученых решили напрямую измерить электрическое поле квантовых флуктуаций в вакууме. Для этого они использовали электрооптический детектор. Он состоит из кристалла, в котором электрическое поле может вызывать вращение поляризованного излучения. Это может быть и электрическое поле вакуумных флуктуаций. В таком случае электрическое поле оставит отчетливый след в виде световой волны поляризованного излучения. Во время эксперимента через кристалл прошли два чрезвычайно коротких лазерных импульса в двух разных точках и в несколько разное время. Из измерения производимого ими поляризованного света можно было вывести электрические поля вакуумных флуктуаций.
Для того чтобы убедиться, что они действительно измеряют электрические поля квантовых флуктуаций вакуума, а не поля, создаваемые тепловым излучением черного тела, ученые охладили весь прибор до минус 269 °C. При такой температуре в приборе не остается фотонов теплового излучения, поэтому любые колебания электрических полей должны исходить из вакуума. Тем не менее, это было измерение на самом пределе возможностей современной науки. Огромным вызовом для исследователей было то, что частота колебаний электрических полей, которую они измерили в эксперименте с электрооптическим детектором, лежит в терагерцовом диапазоне. Другими словами, это было несколько миллиардов колебаний в секунду.
В дальнейшем