Des scientifiques britanniques ont découvert que la lumière peut «se générer spontanément» à proximité des grandes étoiles à neutrons et des trous noirs en raison des interactions quantiques entre le vide et les rayons cosmiques qui la traversent. Leurs résultats ont été présentés dans la revue Physical Review Letters.
Aujourd'hui, les scientifiques estiment que le vide, contrairement à nos croyances communes, n'est pas l'incarnation du vide absolu et juste un espace vide. Il représente, conformément aux lois de la physique quantique, une "mer" constamment agitée d'un nombre infini de paires constamment nées et autodestructrices de particules virtuelles et d'antiparticules. Leur interaction, selon les physiciens, devrait avoir un effet spécial sur le comportement des atomes et de la lumière.
Par exemple, cette «mer» quantique devrait avoir un effet spécial sur la polarisation de la lumière en présence de champs magnétiques puissants, la faisant se diviser et se polariser de la même manière que la lumière se comporte dans certains cristaux, la faisant se diviser en deux faisceaux. Les scientifiques parlent de l'existence d'un tel effet depuis les années trente du siècle dernier, mais ils n'ont pas pu l'enregistrer jusqu'à présent.
Aujourd'hui, les astronomes tentent de retrouver des traces de son existence en observant des signaux radio et d'autres types de rayonnement émanant de pulsars, des «étoiles mortes» aux champs magnétiques extrêmement puissants.
Noble et ses collègues ont découvert une autre manifestation curieuse de la façon dont une "mer" de particules inexistantes qui habitent le vide de vide peut se manifester dans le monde réel, analysant ce qui arrive aux particules chargées qui traversent le voisinage des "étoiles mortes".
Les scientifiques ont attiré l'attention sur le fait que les fluctuations quantiques du vide et les puissants champs magnétiques des pulsars affecteront non seulement le comportement des particules légères, mais "ralentiront" de manière spéciale le mouvement de divers rayons cosmiques, accélérés à des vitesses proches de la lumière.
Ce processus, explique Noble, sera en essence très similaire à un effet curieux découvert par les physiciens soviétiques il y a près de cent ans. En 1934, Pavel Cherenkov et Sergei Vavilov ont remarqué, en expérimentant le rayonnement gamma, que lorsqu'il pénètre dans un liquide, il provoque une lueur faible mais clairement perceptible en raison du fait que les rayons gamma assomment les électrons et les accélèrent à des vitesses dépassant la vitesse de la lumière dans l'eau.
Pendant longtemps, les physiciens ne pensaient pas que le rayonnement Tchérenkov pouvait se produire dans le vide, car la vitesse de la lumière ne pouvait pas être dépassée. Les calculs de physiciens britanniques montrent que cette règle est violée lorsqu'un rayon cosmique ou un faisceau de particules accélérées frappe le voisinage d'un pulsar ou une impulsion lumineuse d'un laser super puissant.
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Dans ce dernier cas, comme le notent les physiciens, il est nécessaire de construire un laser extrêmement puissant capable d'accélérer des électrons à des énergies dépassant 1,3 téraélectronvolts, ce que seuls les collisionneurs les plus puissants peuvent faire jusqu'à présent. De telles sources lumineuses, admet Noble, ne seront pas construites même dans un avenir lointain.
Pour cette raison, les scientifiques proposent de rechercher des traces de l'existence de ce phénomène au voisinage des pulsars, dont les champs magnétiques sont d'environ cinq ordres de grandeur plus forts que les champs électriques qui génèrent les lasers les plus puissants existants ou en construction.
Selon les auteurs de l'article, pratiquement tous les rayons gamma de haute énergie émanant de pulsars millisecondes peuvent être générés par des interactions quantiques similaires entre le vide et les rayons cosmiques de haute énergie.
Peut-on trouver cette lumière «spontanée»? Selon Noble et ses collègues, les astrophysiciens pourraient déjà avoir détecté des traces de son existence. Le fait est qu'en 2009, le télescope à rayons gamma Fermi a montré que le centre de la Voie lactée produit une quantité inhabituellement élevée de rayonnement gamma, dont la luminosité dans la partie à haute énergie du spectre dépassait considérablement les valeurs théoriquement prédites.
Ensuite, les scientifiques ont cru que les désintégrations de particules de matière noire auraient pu la générer, mais les astronomes plus tard en ont douté, n'ayant pas trouvé un tel excès de rayonnement dans la galaxie voisine, la nébuleuse d'Andromède. Les physiciens britanniques supposent qu'elle a été générée non pas par cette substance invisible, mais par le phénomène qu'ils ont découvert.
