Nötron Yıldızı Işığını Bozan Kuantum Parçacıkları Görüldü!

Uzay boşluğu (vakum) göründüğü kadar boş değildir. Astronomlar, Şili’deki Very Large Teleskobu ile sanal parçacıkların nötron yıldızından gelen ışığı bir prizma gibi hizaladığını gözlemlediler. Gözlemler, ışık ve maddenin atomaltı boyutlardaki etkileşimlerini açıklayan kuantum elektrodinamiğinin 90 yıllık öngörülerini doğruluyor.

1930’larda Alman fizikçi Werner Heisenberg ve Hans Heinrich Euler, kuvvetli manyetik alanların polarizasyon adı verilen fenomeni oluşturup, manyetik alandan geçen ışığı hizalayacağını tahmin etmişti. Vakumda bu hizalama sanal parçacıklar tarafından yapılır. Sanal parçacıklar, kuantum belirsizliği sayesinde, uzayda bir anda ortaya çıkıp kaybolan, birçok özelliği “gerçek” parçacıklara benzeyen bir parçacık türüdür.

“Güçlü bir manyetik alana sahipseniz, ışığı kırmak için prizmaya ihtiyacınız yok” diyen Londra Kolej Üniversitesi’nden Silvia Zane, “Ancak manyetik alanınız çok güçlü olmalı; günlük hayatta kullandığımız mıknatıslar yetmez” diye belirtiyor. Nötron yıldızları, devasa büyüklükte manyetik alanlara sahiptir. Zane ve ekibi de, tıpkı güneş gözlüklerimizdeki gibi ancak çok daha hassas polarize filtreler kullanarak yakın ve görece sönük bir nötron yıldızını gözlemledi ve sonuçları sıradan yıldızlarla karşılaştırdı.

Sonuçları inceleyen ekip, nötron yıldızından gelen ışığın yüzde 16 civarında polarize olduğunu gördü. Bu gözlem “vakum çift kırınımı (birefringence)” adı verilen fenomenin ilk defa tespit edilmesine olanak tanıdı. Ekip, verileri yardımıyla yıldızın dönme eksenini bile çıkarsamayı başardı. Ekibin lideri, Milano Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden Roberto Mignani, “Bu, son derece önemli ve elde etmesi zor bir sonuçtu. Dünya’nın en iyi teleskobunu en uygun atmosfer koşulları altında kullanmamız gerekti. Kaynağın sönüklüğünden ötürü ölçümler de son derece zahmetliydi ve uygun bir ekibe sahip olmamız gerekliydi” diyor.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden Herman Marshall, bulguların nötron yıldızı çalışmaları adına oldukça önemli olduğunu vurgulayıp benzer çalışmanın x-ışını bandında da yapılması gerektiğini düşünüyor ve “Nötron yıldızlarının nasıl oluştuğunu, (şimdiye dek pek anlayamamış olsak da) manyetik alanlarının zamanla nasıl değiştiğini anlayabiliriz” diyor. Her ne kadar sanal parçacıkların ve kuantum özelliklerinin iş üzerinde olduğunu görsek de bunların kunatum mekaniği ve yeni fizik açısından ne tür ilerlemelere yol açacağı belirsizdir. “Parçacık bakış açısından sonraki adımın ne olacağını bilmiyoruz” diyen Mignani, “Einstein, 100 yıl önce genel görelilik teorisini ortaya attığında, teorisinin navigasyon sistemlerini ortaya çıkaracağını bilmiyordu. Bu keşfin de uzun vadede neleri doğuracağı henüz belirsiz” diye ekliyor.

Kaynak: New Scientist / Görsel: ESO - Dijitalleştirilmiş Gökyüzü Araştırması 2 (30 Kasım 2016)