400光年外的中子星首次證實了80年前的量子預言

在80多年前，物理學家曾預言了一個奇怪的量子效應，現在終於可能在宇宙中觀測到了。

在1930年，物理學家維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）和漢斯·海因里希·歐拉（Hans Heinrich Euler）作出預測，非常強的磁場可以改變真空中光波的極性（這裡極性是指光的電場和磁場的方向）。他們把這種量子效應稱之為「真空雙折射」，這並非由經典物理學預言的。

現在，使用歐洲南方天文台（ESO）的甚大望遠鏡（VLT），科學家在來自中子星的光線中觀察到這種效應。

中子星具有非常強的磁場，它也是宇宙中密度最大的天體之一，一湯匙的中子星物質在地球上重約9億噸。像太陽一樣的普通恆星，其核心進行的核聚變能產生向外的輻射壓，可抵抗自身的重力，使恆星處於一種平衡狀態。但是當核聚變停止時，那麼，一定質量的恆星（8倍太陽質量）就有可能會坍縮形成中子星。

根據ESO的聲明，新研究觀測了距離地球大約400光年的中子星RX J1856.5-3754。即使它是已知最接近地球的中子星之一，但它非常的暗淡。這顆中子星的可見光只能通過使用VLT上的FORS2儀器才能觀測到，這是目前望遠鏡技術的極限。

真空雙折射只能在有著極強磁場的情況下才能檢測到，例如中子星的磁場。

通過對RX J1856.5-3754發出的光進行檢測，結果顯示出明顯的線性極化，大約為16%，這可能是由於在中子星周圍的真空區域中發生了真空雙折射的增強效應。

在經典物理學中，真空完全是空無的。但在量子物理學中，真空中存在著不斷出現和消失的「虛粒子」。海森堡和歐拉利用量子電動力學（QED）來說明真空的量子性質如何影響光波。

利用VLT測量到了高度線性極化，目前其他理論無法解釋，只有量子電動力學預言的真空雙折射效應給出了合理的解釋。根據量子電動力學，對於光的傳播，高度磁化的真空就有點像稜鏡一樣，可以改變真空中光波的極性。

時隔80多年，這個此前尚未經過實驗驗證的量子電動力學的預言終於被中子星發出的光證實了。

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