Учёные извлекли реальные фотоны из виртуальных частиц

[Король Альтов]

http://science.compulenta.ru/738445/
Исследователи из Университета Аалто (Финляндия) преуспели в эксперименте очень необычной природы.

Вакуум не пуст: в нём постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. Обычно они так и остаются виртуальными: обязаны либо поглотиться какой-либо частицей, либо распасться, причём 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.

Ещё несколько лет назад идея извлечения реальных частиц из вакуума была чистой теорией. (Здесь и ниже иллюстрации UA, UC.)


Финны провели эксперимент с движущимся зеркалом, и он в очередной раз 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 нём 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 (Sorin Paraoanu), один из авторов рассматриваемой работы.

В общем, 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 нам 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 чёрной 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.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам Университета Аалто.

[Король Альтов]

По сути дела доказано, что вакуум не пуст и реально подтверждено существование вакуумной энергии.
Интересно все таки как связана вакуумная энергия с энергией гравитации?

[Король Альтов]

Александр Львович Назаров :

По сути дела доказано, что вакуум не пуст и реально подтверждено существование вакуумной энергии.
Интересно все таки как связана вакуумная энергия с энергией гравитации?

Эксперимент финнов, доказывает главным образом то, что если есть желание что-либо доказать, то обязательно докажешь. Правда, при этом есть опасность, в интерпретации результатов, слишком далеко отклонится от истины.
А интерпретируют результаты своего опыта, финские учёные, что ожидаемо, основываясь на стандартной модели, в которой и шагу ступить нельзя, чтобы не споткнуться о виртуальные частицы.
Сами–то, создатели этой модели, не сильно напирали на реальность всего этого виртуального хозяйства, а вот их последователи, решили внести свою лепту, доказав реальность таких частиц, не смотря на их виртуальный статус.
Так что же доказали финны?
К сожалению, воскликнуть «Вакуум не пуст!», основываясь на этом опыте, нет никаких оснований. Сам я, придерживаюсь той точки зрения, что он действительно не пуст, только вот беда, данный опыт этого никак не доказывает.
А что же он показывает?
Он показывает, что в окружающей нас среде (эфир, физ. вакуум, пространство), присутствуют колебания (среды, электромагнитные), энергия которых, не дотягивает до некоторого порога (порог квантования), определяемого формулой Планка, и потому не проявляющие себя как кванты. Финнам, с помощью своего хитроумного оборудования, удалось догнать энергию таких колебаний до «порога квантования», и тем самым, получить вполне пристойные фотоны.
Ну и где здесь виртуальные частицы?
Что касаемо вакуумной энергии и связи её с гравитацией. Сначала, надо уточнить, что вы понимаете под вакуумной энергией. Здесь может быть три ответа:
 - это энергия колебаний мировой среды (фотоны);
 - это квазистатические деформации среды ( поля: зарядовые, гравитационные и т.д.)
 - это полная (внутренняя) энергия среды, которая в принципе бесконечна.
Если вы спрашиваете, как первое связано со вторым, то проще всего это можно показать на примере струны. Как связаны, сила натяжения струны с поперечной волной, бегущей вдоль струны? Здесь, правда, надо учитывать масштабы (энергии деформации). Локальность (энергию) фотона и протяжённость и энергию гравитационных полей. 

[Король Альтов]

Виртуальные частицы возникли как некое овеществление математического метода.
Фейнмановских диаграмм.
(как собственно и вся современная физика элементарных частиц).
Фейнман придумал очень удобный метод расчета взаимодействия двух движущихся заряженных частиц:

Вместо того, чтоб решать задачу двух-трех и больше тел, Фейнман придумал рисовать диаграммы: как будто две заряженные частицы обмениваются виртуальными фотонами.
При этом методе автоматически происходит выполнение законов сохранения энергии и импульса, а электромагнитная природа "фотона" обеспечивает связь с электромагнитными законами.

Этот метод получился настолько успешным, что физики только таким способом и начали пользоваться, в результате метод превратился в теорию - мол и на самом деле все взаимодействия (слабые сильные гравитационные) происходят посредством обмена виртуальными частицами.
А откуда же они берутся?
А чего долго думать - наверное в вакууме их полно.