Astronomen haben möglicherweise die überzeugendsten Beweise für eine der seltsamsten Vorhersagen der Quantenmechanik gefunden: Selbst der „leere“ Raum kann die Ausbreitung von Licht beeinflussen.
Es geht um die Vakuumdoppelbrechung – einen Effekt, den Werner Heisenberg vor fast 90 Jahren vorhersagte. Der Theorie zufolge ist ein ideales Vakuum nicht leer: In ihm entstehen und vergehen ständig virtuelle Teilchen, die in einem superstarken Magnetfeld die Polarisation von Licht verändern können.
Forscher eines internationalen Teams, darunter Dr. Marcus Lower von der Swinburne University, untersuchten den Magnetar 1E 1547.0-5408 – einen Neutronenstern mit einem Magnetfeld, das Billionen Mal stärker ist als das der Erde. Die Beobachtungen wurden mit dem Röntgenpolarimeter IXPE der NASA, dem NICER-Teleskop auf der ISS und dem australischen Radioteleskop Murriyang durchgeführt.
Radiobeobachtungen zeigten, dass die magnetische Achse und die Rotationsachse des Magnetars nahezu übereinstimmen und der Beobachter ihn fast „vom Pol aus“ sieht. Eine solche Geometrie ist ideal für die Suche nach diesem Effekt.
Die Röntgendaten des IXPE enthüllten einen extrem hohen Polarisationsgrad, wobei die Polarisationsrichtung eindeutig dem Magnetfeld des Sterns folgte – genau so, wie es bei der Vakuumdoppelbrechung geschehen sollte.
„Um den Effekt nachzuweisen, benötigt man ein Feld, das 100 Millionen Mal stärker ist als alles, was wir auf der Erde erzeugen können. Die Natur hat uns Magnetare gegeben – ideale kosmische Labore“, bemerkte Dr. Lower.
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Sollte sich die Interpretation bestätigen, wäre dies der erste direkte Beweis für ein Phänomen, das bereits in den 1930er Jahren vorhergesagt wurde.
Zusätzliche Beobachtungen und präzisere Modelle werden dabei helfen, das Quantensignal von anderen Prozessen in der Umgebung des Magnetars zu trennen. Was bedeutet das für unser Verständnis der fundamentalen Natur des Raums?
Die Entdeckung eröffnet einen neuen Weg zur Erforschung des Quantenvakuums unter den extremsten Bedingungen des Universums.
