具有强磁场的中子星会发射出带有偏振现象的光，这表明其周围的真空中正发生着“真空双折射”的量子效应。供图：ESO, L. Cal?ada
人们可能终于在自然界中发现了80多年前预测的一个奇异的量子现象。
1930年，物理学家Werner Heisenberg和Hans Heinrich Euler预测，非常强的磁场能改变真空中光的偏振现象（即改变光的电场和磁场方向）。他们将这种效应称之为“真空双折射”，而这并非是基于经典物理学所得。
近日，科学家宣称，他们借助欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）观测到一颗中子星的光具有“真空双折射”效应，而且这个中子星具备强磁场属性。
美国宇航局（NASA）称，中子星是宇宙中最致密的天体，以它当原材料做的勺子在地球上将重达10亿吨（9亿公吨）。一颗“常规”的恒星，比如太阳，其核心就像发动机一样，提供能量以保持恒星不坍缩。但是当发动机熄火之后，构成恒星的物质可能会坍缩到非常小，形成中子星。
根据ESO的声明，这项新研究的观测对象是距地球约400光年的中子星RX J1856.5-3754。尽管它是已知的距地球最近的中子星之一，但它还是非常暗弱，它的可见光波段只能由VLT上的2号缩焦器低色散分光仪（FORS2）探测到，这是“当前望远镜技术的极限”。
意大利帕多瓦大学（the University of Padua）科学家，研究合著者Roberto Turolla在声明中还说，真空双折射“只能在存在强磁场的情况下观测到，比如中子星周围”。
声明还指出，FORS2探测到的光呈现“显著”的线性偏振（“大约16%”），它很可能是中子星周围发生了真空双折射的增强效应所造成的。
在经典物理学中，真空是完全空的，而在量子力学中，有一种“虚粒子”能在真空中不断出现和消失。Heisenberg和Euler使用“量子电动力学（QED）”的理论来揭示真空中的量子特性如何影响光波。
意大利国家天体物理研究所、波兰绿山大学（the University of Zielona Gorá）科学家，也是研究的第一作者Roberto Mignani说：“我们的模型结果说明，VLT测得的高线性偏振很可能是由于QED预测的双折射效应导致的。”
Mignani说：“根据QED理论，真空中的强磁场会像棱镜一样改变光路。”（光经过一个真的棱镜会发生偏折，并会显示出不同波长、或者说是不同颜色的光，这也就是阳光经过棱镜会产生彩虹的原因。）
作者补充道，更灵敏的新一代望远镜将更好地进行观测，从而验证真空双折射理论。未来他们还将观测其他波段的偏振现象，比如X射线。
原文链接：https://www.scientificamerican.c ... quantum-prediction/
翻译：王泽宇
审校：胡砚泊
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