Virtuelle fotoner reflekteres fra en kvantelektronisk komponent, der virker som et spejl. Det får de virtuelle fotoner til at blive til reelle fotoner, som opstår i par. De får energien fra bevægelser i ’spejlet’. (Illustration: Philip Krantz)
Svenske forskere ryster fotoner ud af vakuum
Forskere fra Sverige har eftervist en 40 år gammel teori om, hvordan virtuelle partikler kan omdannes til rigtige partikler.
Læs også
Læs mere om
Dokumentation
Vakuum indeholder et mylder af virtuelle partikler, der hele tiden opstår og forsvinder igen, og nu har forskere ved Chalmers Tekniska Högskola i Sverige vist, at de kan omdanne virtuelle fotoner til rigtige fotoner. De har så at sige skabt lys ud af ingenting.
Den hollandske fysiker Hendrik Casimir viste i 1948, at de virtuelle partikler, som findes i vakuum, har en målbar effekt, når man placerer to metalplader tæt ved hinanden. Metalpladerne vil tiltrækkes hinanden pga. kvantemekaniske nulpunktsfluktuationer i det elektromagnetiske felt.
I 1970 forklarede Gerald Moore fra Brandeis University i Massachusetts, USA, at hvis metalpladerne, der fungerer som spejle for fotoner, er i bevægelse, kan man omdanne de virtuelle partikler til reelle partikler. Det kaldes den dynamiske Caimir-effekt.
Det gælder, at den energi, der tabes i bevægelsen af spejlet, nøjagtigt svarer til den energi, som udstråles i form af fotoner. Der er således ingen problemer med grundsætningen om energibevarelse.
Det er dog meget vanskeligt at eftervise den dynamiske Casimir-effekt, for dels er der tale om meget små effekter, dels kræver det, at spejlet bevæger sig med en hastighed tæt på lysets.
Spejleffekt opnås med magnetstyret kvantekomponent
Christopher Wilson og de øvrige forskere ved Chalmers Tekniska Högskola har fundet frem til en smart metode til at omgå det sidstnævnte problem, som de har beskrevet i en artikel i Nature.
I stedet for at bruge et rigtigt spejl, benytter de et meget følsomt magnetometer i form af et superconducting quantum interference device (Squid).
Ved at ændre retningen af et påtrykt magnetisk felt med en frekvens på mere end 10 GHz opnår man en effekt, der svarer til et sædvanligt spejl, der bevæger sig med hastighed, der er en fjerdedel af lyset.
Diego Dalvit fra Los Alamos National Laboratory i USA skriver i en kommentar i Nature, at teknikkerne kan benyttes til på en simpel måde at vise, partikler skabes i et univers, der udvider sig, og hvordan sorte huller fordamper.
»Det vil få stor betydning inden for den fundamentale fysik,« skriver han.
