Det tomme rums drejning af lysets polarisationsretning er observeret for første gang

En skematisk illustration af, hvordan lyset fra overfladen af en neutronstjerne bliver lineært polariseret på sin vej gennem det tomme rum tæt på stjernen. Retningen for det magnetiske og elektriske felt er vist ved henholdsvis røde og blå linjer. Modelberegninger viser, at disse linjer får en foretrukken retning, og at lyset herved bliver polariseret. Polaristionsretningen kan måles med følsomme instrumenter på Jorden. Illustration: ESO/L. Calçada

At det tomme rum slet ikke er så tomt endda og har mange besynderlige egenskaber, har fysikerne vidst gennem mange år.

En forskningsgruppe under ledelse af Roberto Mignani fra Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica i Milano, Italien har nu ved observation af en neutronstjerne 400 lysår fra Jorden fundet observationelle tegn på en effekt af det tomme rum, som Werner Heisenberg formulerede sammen med sin studerende Hans Heinrich Euler allerede i 1936 som en konsekvens af kvanteelektrodynamikken (QED).

Heisenberg og Euler fandt, at under tilstedeværelse af et kraftigt magnetfelt vil det tomme rum have en dobbeltbrydning, så lys polariseret i forskellige retninger ikke udbreder sig på samme måde.

Det giver sig udslag i en magnetooptisk effekt i det tomme rum, som det også kendes fra Faraday-rotation, som er en drejning af polarisationsretningen for lys eksempelvis gennem visse optiske krystaller og optiske fibre, en effekt, der opstår under påvirkning af et magnetfelt..

Mignani og co. skriver i en videnskabelig artikel i Monthly Notices of the Royal Society, at de har observeret denne form for dobbeltbrydning i vakuum for optisk stråling fra en neutronstjerne, idet lineært polariseret lys er blevet drejet 16 grader.

De fire teleskoper, der til sammen udgør VLT Illustration: ESO

Udsendelsen af lys er meget svag, så astronomerne har benyttet European Southern Observatorys Very Large Telescope (VLT) til målingerne.

Det betyder dog også, at målingerne og den statistiske analyse af signalerne er forholdsvist usikker. Overskriften for forskernes artikel indledes godt nok med ordene ‘Bevis for vakuum dobbeltbrydning’, men i deres konklusion skriver de lidt mere forsigtigt, at målingerne udgør den første form for observationel støtte til forudsigelse af polarisationseffekten.

Andre er mere skeptiske

Mere skeptisk er danske eksperter.

Professor Ulrik Ingerslev Uggerhøj fra Aarhus Universitet, der selv tidligere har foreslået et eksperiment til observation af vakuum-dobbeltbrydningen baseret på meget kraftige magneter af den type, som anvendes ved Large Hadron Collider, mener, at det statistiske grundlag ikke er til stede for, at man kan sige, at effekten er opdaget.

Usikkerheden er på samme niveau, som da Cern med LHC sidste år så en antydning af en hidtil ukendt partikel med en masse på 750 GeV, da man kun havde forholdsvist få data - og denne partikel ‘forsvandt’ igen, da det statistiske grundlag i år blev forbedret.

Læs også: Cern bekræfter: Der findes ingen 750 GeV partikel

»Men det er bestemt interessant,« siger han.

Professor Thomas Tauris fra Universität Bonn i Tyskland og adjungeret professor ved Aarhus Universitet er også noget forsigtig i sin vurdering.

Han mener, der er usikkerhed om, hvor det observerede lys i det hele taget stammer fra. Det vil f.eks. ikke være interessant for kvanteeffekterne, hvis det er dannet i magnetosfæren, som det sker i pulsarer.

»Når man ikke forsøgt sig med sådanne målinger før, er det, fordi det optiske lys fra neutronstjerne er meget svagt - langt den største del af strålingen sker ved meget kortere bølgelængder, og desuden er overfladearealet af en neutrostjerne meget småt, « siger Thomas Tauris.

Der er dog ikke mange, der tvivler på, at effekten findes, som Heisenberg og Euler forklarede det for 80 år siden. Så det er nok kun et spørgsmål om tid, før en helt sikker observation foreligger.

En sådan kan dog komme til at vente på, at det nye European Extremely Large Telescope, som er under opbygning i Chile, bliver færdigt om 8-9 år.

Læs også: Danmark bevilger 63 millioner kr. til verdens største teleskop

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Klap lige hesten. Det kræver altså samtidig et kraftigt magnetfelt. Det "tomme" rum kan også få objekter til at bevæge sig mærkeligt på grund af tyngdekraft fra andre objekter i dette ellers tomme rum.

  • 3
  • 6
  1. Du skriver om "lineært polariseret lys" vil du forklare hvad det er ?

  2. Du citerer Thomas Tauris, som udtaler sig om bølgelængderne af den udsendte stråling. Vil du forklare om og hvordan det beskrevne fænomen, rent teoretisk, påvirkes af bølgelængden på den elektromagnetiske stråling ? Hvorfor skulle synligt lys, eller rødforskudt lys, påvirkes anderledes - eller er fænomenet mere udtalt ved lysets bølgelængder ?

  • 0
  • 0

Tak til Peter Larsen for det første svar, som overgår de referencer jeg allerede havde fundet på nettet, herunder Wikipedia. Det forklarer, at "lineært polarisation" er synonymt med den sædvanlige opfattelse af "polariseret". Det forklarer også hvordan to lineært polariserede bølger, hvis drejning er 90 grader, vil blive opfattet og derfor betegnes som cirkulært polariseret.

Det andet svar øger blot min forvirring i forhold til citatet fra Thomas Tauris. Når bølgelængden er uden betydning for fænomenet, hvorfor bringer han så styrke (af lyset), bølgelængde og overfladeareal ind i fremstillingen ?

Af Wikipedia fremgår: In physics, the Faraday effect or Faraday rotation is a magneto-optical phenomenon—that is, an interaction between light and a magnetic field in a medium. The Faraday effect causes a rotation of the plane of polarization which is linearly proportional to the component of the magnetic field in the direction of propagation. Formally, it is a special case of gyroelectromagnetism obtained when the dielectric permittivity tensor is diagonal.

og:

The effect is imposed on light over the course of its propagation from its origin to the Earth, through the interstellar medium. Here, the effect is caused by free electrons and can be characterized as a difference in the refractive index seen by the two circularly polarized propagation modes. Hence, in contrast to the Faraday effect in solids or liquids, interstellar Faraday rotation (β) has a simple dependence on the wavelength of light (λ).

Men nu er Wikipedia jo ikke den autoritative kilde til information, men er dog som hovedregel troværdig - så måske er der baggrund for citatets indhold fra Thomas Tauris.

Men spændende er det altid når/hvis gamle teorier kan eftervises.

  • 0
  • 0

Du skriver om "lineært polariseret lys" vil du forklare hvad det er ? Du citerer Thomas Tauris, som udtaler sig om bølgelængderne af den udsendte stråling. Vil du forklare om og hvordan det beskrevne fænomen, rent teoretisk, påvirkes af bølgelængden på den elektromagnetiske stråling ? Hvorfor skulle synligt lys, eller rødforskudt lys, påvirkes anderledes - eller er fænomenet mere udtalt ved lysets bølgelængder ?

Du fik et svar omkring lineært og cirkulært polariseret lys fra Peter Larsen

Når Thomas Tauris udtaler sådan, er det fordi, VLT kun kan se det synlige lys, men ikke røntgenstråling. Derved er signalet svagt med VLT, og det er svært i det hele taget at foretage en detektion af fænomenet. E-ELT vil bedre kunne opfange signalet.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten