Исследователи из университета Аалто (Финляндия) преуспели в эксперименте очень необычной природы. Вакуум не пуст: в нем постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. Обычно они так и остаются виртуальными: обязаны либо поглотиться какой-либо частицей, либо распасться, причем столь быстро, что это, казалось бы, почти никогда напрямую не влияет на реальные частицы. Масса и энергия таких виртуальных частиц не ограничены "сверху", хотя это и не нарушает закона сохранения энергии: время существования виртуальных частиц тем меньше, чем больше их энергия. В связи с этим до недавних пор многие были склонны считать виртуальные частицы существующими скорее в качестве математической абстракции, нежели чего-то настоящего.
Финны провели эксперимент с движущимся зеркалом, и он показал, что на практике эти частицы можно превратить в реальные. В опыте использовался массив из 250 СКВИДов — сверхпроводящих квантовых интерферометров, лежащих в основе МРТ, что применяется для исследования головного мозга.
Изменяя магнитное поле в таком устройстве, можно регулировать в нем скорость света (конечно, не превышая 299 792,458 км/с). С точки зрения электромагнитного поля вакуума, излучение, отражаемое такими СКВИДами, воспринимает их в качестве движущегося "зеркала". "Если действовать быстро, можно не дать виртуальным частицам рекомбинироваться — и тогда они трансформируются в частицы реальные, которые можно зарегистрировать", — замечает доктор Сорин Параоану, один из авторов работы.
При быстром изменении скорости распространения света в массиве СКВИДов физикам удалось извлечь из вакуумного квантового шума фотоны микроволн. Теоретически наиболее массивные частицы получатся, если "зеркало" двигать с колоссальными ускорениями, но до такой экспериментальной техники пока далеко. Поэтому на сей раз были "материализованы" фотоны "всего лишь" микроволнового излучения.
В будущем авторы работы мечтают создать при помощи таких экспериментальных устройств искусственный горизонт событий черной дыры и наблюдать исходящее от него легендарное излучение Хокинга. Если это удастся, такие эксперименты могут иметь краеугольное значение как для физики, так и для космологии. Отчет об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
