Ученые доказали возникновение частиц «из ничего» с помощью жидкого гелия

Исследовательская группа из Университета Британской Колумбии (UBC) впервые получила экспериментальные доказательства эффекта Швингера, теоретически предсказанного в 1951 году. Согласно теории американского физика Джулиана Швингера, в сильном электрическом поле частицы могут спонтанно возникать из вакуума. До настоящего момента это явление оставалось недоказанным из-за технической невозможности создать необходимую напряженность поля.

Физики Филип Стэмп и Майкл Дерошер разработали альтернативный подход, используя сверхтекучий гелий-4 вместо вакуума. При охлаждении до сверхнизких температур гелий-4 переходит в состояние без трения, где спонтанно образуются вихри и встречные вихри, вращающиеся в противоположных направлениях. Эти вихревые структуры аналогичны парам частиц, возникающим в эффекте Швингера.

В ходе исследования ученые не только создали теоретическую модель, но и разработали математический аппарат для проведения экспериментов. Ключевым открытием стало обнаружение того, что масса вихрей значительно меняется после их движения, что противоречит ранее принятым представлениям о постоянстве этой величины.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), открывают новые перспективы для понимания квантового вакуума, процессов вблизи черных дыр и даже происхождения Вселенной. Однако сами исследователи подчеркивают, что наибольшую ценность их работа представляет для изучения свойств сверхтекучих сред и фундаментальных квантовых эффектов.

По словам Стэмпа, в долгосрочной перспективе это открытие может привести к пересмотру самой теории Швингера, создав своеобразный «откат аналога» от экспериментальных данных к теоретическим основам.

Источник: WinFuture