برای قرنها، دانشمندان خلأ فضا را جایی کاملاً تهی و خالی تصور میکردند؛ مکانی که هیچ ماده، ذره یا انرژی در آن یافت نمیشود. اما نظریهای که ورنر هایزنبرگ، برنده جایزه نوبل فیزیک، به همراه شاگردش هانس اویلر در سال ۱۹۳۶ مطرح کرد، این تصویر سنتی را به چالش کشید. بر اساس این نظریه، فضای خالی در مقیاس کوانتومی هرگز واقعاً خالی نیست و در عوض، دریایی جوشان از ذرات مجازی در آن وجود دارد.
این ذرات که عمدتاً الکترونها و پوزیترونها (همتایان پادمادهای الکترونها) هستند، به صورت موقتی از هیچ ظاهر میشوند و پس از کسری از ثانیه دوباره ناپدید میشوند. این پدیده که به «کف کوانتومی» معروف است، در شرایط معمول قابل رصد نیست. با این حال، اگر میدان مغناطیسی بسیار قوی به این دریای ذرات مجازی اعمال شود، اثری به نام «دوشکستی خلأ» پدید میآید که میتواند نحوه عبور نور را از فضای خالی تغییر دهد.
ستارهای مرده، آزمایشگاهی عظیم
برای مشاهده این اثر به میدانهای مغناطیسی نیاز است که میلیونها بار قویتر از هر چیزی باشند که بشر روی زمین قادر به تولید آنهاست. خوشبختانه، طبیعت خود آزمایشگاههایی غولپیکر در اختیار دانشمندان قرار داده است: مگنتارها. این اجرام بقایای چگال ستارگانی هستند که عمرشان با انفجار ابرنواختری به پایان رسیده و اندازهشان تقریباً به اندازه یک شهر است، اما جرمشان چندین برابر خورشید است.
میدانهای مغناطیسی مگنتارها آنقدر قدرتمند هستند که میتوانند ساختار اتمها را در هم بشکنند و قویترین میدانهای شناختهشده در کل جهان محسوب میشوند. به گفته مارکوس لوور، اخترفیزیکدان دانشگاه سوینبرن استرالیا، «تشخیص دوشکستی خلأ به میدانی بیش از ۱۰۰ میلیون بار قویتر از هر چیزی که تاکنون روی زمین ساخته شده نیاز دارد و خوشبختانه طبیعت این میدانها را در اختیار ما قرار داده است.»
رصد مگنتار با تلسکوپ IXPE ناسا
تیمی از محققان به رهبری ریچار استوارت، دانشجوی فیزیک دانشگاه جرج واشنگتن، برای نخستین بار موفق به رصد این پدیده شدند. آنها از تلسکوپ فضایی IXPE (کاوشگر تصویربرداری قطبشسنجی پرتو ایکس) ناسا استفاده کردند که در سال ۲۰۲۱ به فضا پرتاب شده و ویژه اندازهگیری دقیق جهت و میزان قطبش پرتوهای ایکس طراحی شده است.
هدف این تحقیق، مگنتاری به نام ۱E 1547-5408 بود که هر دو ثانیه یکبار به دور محور خود میچرخد. فرناندو کامیلو، دانشمند ارشد رصدخانه آفریقای جنوبی که از سال ۲۰۰۷ مشغول مطالعه این مگنتار بوده، میگوید: «هرگز تصور نمیکردیم که پس از ۲۰ سال، این جرم آسمانی به بررسی یکی از پیشبینیهای بنیادین مکانیک کوانتومی کمک کند.»
دو شاهد کلیدی
مشاهدات مارس و آوریل ۲۰۲۵ و ترکیب دادهها با اطلاعات تکمیلی از رصدخانههای مختلف، دو شاهد قاطع به دست داد:
- قطبش بسیار بالا: پرتوهای ایکس دریافتی از این مگنتار تقریباً سه برابر بیشتر از منابع مشابه قطبش داشتند. این میزان قطبش آنقدر زیاد است که مدلهای استاندارد گسیل نور ستارههای نوترونی به تنهایی قادر به توضیح آن نیستند.
- همراستایی با میدان مغناطیسی: جهت قطبش به طور دقیق با جهت میدان مغناطیسی ستاره مطابقت داشت و با الگوی مشاهدهشده در امواج رادیویی آن همخوان بود. این همخوانی، شواهدی قوی مبنی بر نقش میدان مغناطیسی عظیم ستاره در ایجاد این پدیده ارائه میدهد.
میشلا نگرو، اخترفیزیکدان دانشگاه ایالتی لوئیزیانا، تأکید کرد: «ما دیگر فقط اجرام نجومی را مطالعه نمیکنیم؛ بلکه از آنها برای آزمایش قوانین اساسی طبیعت استفاده میکنیم. این بسیار هیجانانگیز است.»
تأیید نظریه هایزنبرگ پس از نزدیک به یک قرن
این کشف تأیید میکند که نظریه هایزنبرگ پس از ۹۰ سال درست از آب درآمده: فضای خالی کیهان پر از ذرات ریز است و میدانهای مغناطیسی قوی میتوانند نحوه عبور نور را منحرف کنند. مارکوس لوور در واکنش به این کشف گفت: «این نتیجه برای ما بسیار آرامشبخش است. چون نشان میدهد پیشبینیهای نظریههایمان درست از آب درآمده و قوانین فیزیک همانطور که میشناختیم همچنان پابرجا هستند.»
مسیر پیش رو
هرچند این کشف گامی بزرگ در فیزیک به شمار میرود، محققان تأکید میکنند برای اثبات قطعی این پدیده به تحقیقات گستردهتری نیاز است. برنامههای آینده آنها در دو جهت اصلی دنبال میشود: نخست، استفاده از مأموریتهای فضایی نسل جدید مانند پروژه پیشنهادی GoSOX که برای مطالعه دقیقتر قطبش پرتوهای ایکس طراحی خواهد شد؛ و دوم، ارتقاء شبیهسازیهای کامپیوتری برای شناسایی و جداسازی سیگنال ظریف دوشکستی خلأ از میان انبوهی از فرآیندهای فیزیکی و تشعشعات اطراف مگنتارها.
این دو رویکرد مکمل میتوانند راه را برای تکمیل تلاشی که هایزنبرگ نزدیک به یک قرن پیش آغاز کرد، هموار سازند و ما را به درک عمیقتری از ماهیت فضای خالی کیهان نزدیکتر کنند.
نظرات (0)
هنوز نظری ثبت نشده است.