Wissenschaftler könnten endlich beobachtet haben, wie leerer Raum Licht verändert – ein Quanteneffekt, den Werner Heisenberg vor fast 90 Jahren vorhersagte. Beobachtungen eines Magnetars, eines seltenen Neutronensterns mit einem erstaunlich starken Magnetfeld, zeigen Anzeichen dafür, dass vermeintlich leerer Raum die Ausbreitung von Licht verändert. Dies könnte der erste Beweis für Vakuum-Doppelbrechung sein, ein Phänomen, das Forscher seit Jahrzehnten entgeht.
Ein kosmisches Labor, stärker als jedes auf der Erde
Der Effekt, bekannt als Vakuum-Doppelbrechung, entsteht aus der Idee, dass selbst ein perfektes Vakuum nicht wirklich leer ist. Es sollte virtuelle Teilchen enthalten, die kurz auftauchen und wieder verschwinden. Wenn diese einem außergewöhnlich starken Magnetfeld ausgesetzt sind, können sie beeinflussen, wie sich Licht bewegt. Das Problem ist, dass das benötigte Magnetfeld, um diesen Effekt nachweisbar zu machen, über 100 Millionen Mal stärker ist als alles, was Wissenschaftler in Laboren auf der Erde erzeugen können.
Magnetare bieten eine natürliche Lösung. Dies sind Neutronensterne mit einigen der stärksten Magnetfelder, die im Universum bekannt sind. Dr. Marcus Lower, ein australischer DECRA Fellow des Australian Research Council an der Swinburne University of Technology in Australien, half bei der Leitung der Beobachtungen. Er bemerkte, dass die Natur Magnetare als perfekte kosmische Labore zur Suche nach diesem Effekt bereitgestellt hat.
Beobachtung eines extremen Magnetars
Lower leitete Beobachtungen des Magnetars 1E 1547.0-5408 mit dem Murriyang-Radioteleskop von CSIRO, auch bekannt als Parkes. Die Daten wurden mit dem Ngarrgu-Tindebeek-Supercomputer der Swinburne University analysiert. Das Team kombinierte diese mit Messungen des Imaging X-ray Polarimetry Explorer der NASA und des NICER-Röntgenteleskops an Bord der Internationalen Raumstation.
Rachael E. Stewart, eine Doktorandin der Physik an der George Washington University, leitete die Studie, die in Nature veröffentlicht wurde. Die Forschung umfasste Wissenschaftler des Center for Space Sciences and Technology, des South African Radio Astronomy Observatory, des Los Alamos National Laboratory, des Marshall Space Flight Center der NASA und von Universitäten weltweit.
Die Ergebnisse könnten neue Wege eröffnen, Quantenphysik unter Bedingungen zu untersuchen, die auf der Erde nicht reproduzierbar sind. Seit Jahrzehnten konnten Wissenschaftler die Vakuum-Doppelbrechung trotz großer Fortschritte in der Kernphysik und bei Teilchenbeschleunigern nicht eindeutig bestätigen. Nun könnten Beobachtungen eines der extremsten Objekte im Universum die Beweise liefern, nach denen Forscher gesucht haben.
