Флуктуации вакуума впервые измерили напрямую
Флуктуации вакуума впервые измерили напрямую
Насос для создания вакуума (обычного).
Wikimedia Commons
Свои измерения учёные проводили в терагерцовом диапазоне электромагнитных волн, лежащем между инфракрасным излучением и микроволнами. Для этого использовался один из стандартных электрооптических методов с применением сверхкоротких оптических импульсов. Этот метод позволил впервые получить от квантовых флуктуаций сигнал напрямую,без усиления.
Квантовые флуктуации вакуума представляют собой одно из фундаментальных свойств нашего мира и являются следствием принципа неопределённости Гейзенберга. Согласно этому принципу, электрическое и магнитное поля не могут быть одновременно точно равны нулю даже в абсолютной пустоте в отсутствии каких-либо волн. Это приводит к тому, что в вакууме существуют так называемые виртуальные фотоны, которые проявляют себя как электромагнитный шум.
О существовании квантовых флуктуаций было известно давно, и ещё в 1947 году они были экспериментально измерены Уиллисом Лэмбом и Эрнестом Резерфордом по их влиянию на спектр излучения атома водорода. Однако и этот, и последующие эксперименты регистрировали виртуальные фотоны косвенными методами - через их опосредованное влияние на другие физические объекты.
В настоящей работе была предпринята попытка измерить электромагнитный шум, вызванный квантовыми флуктуациями, напрямую. Для этого экспериментаторы применили один из популярных методов измерения электромагнитных полей терагерцового диапазона.
Схема электрооптического измерения терагерцового поля. Слева красным показан терагерцовый импульс, зелёным - сверхкороткий оптический импульс. Жёлтая пластинка EOX - электрооптический кристалл, в котором происходит взаимодействие импульсов. Остальная часть схемы предназначена для измерения изменившейся поляризации оптического импульса.
C. Riek et al./Science