Svemir nastao ni iz čega?!
Naučna teorija prema kojoj je svemir mogao da nastane ni iz čega konačno je dobila empirijsku potvrdu, javljaju fizičari.
Otkriće, kojim je potvrđeno predviđanje staro više od četiri decenije, temelji se na ideji da prazan prostor zapravo uopšte nije prazan, već da pršti od čestica koje nastaju i nestaju. Ovakav scenario zasniva se na kvantnoj mehanici koja kaže da čak ni vakuum ne može da ima energiju jednaku nuli već mora da pokazuje male energetske fluktuacije. Ove fluktuacije se manifestuju kao parovi čestica kratkoga životnog veka.
Čarolija kvantne fizike
Postojanje tih virtualnih čestica, obično fotona, već je odavno neizravno potvrđeno u eksperimentima koji demonstriraju tzv. Kasimirov efekt u kojem se dve metalne ploče postavljene na vrlo malu udaljenost međusobno privlače. Ova privlačnost nastaje zato što vrlo male dimenzije prostora među pločama ograničavaju broj virtualnih fotona koji mogu nastati u njemu – za one većih dimenzija jednostavno nema dovoljno prostora (ilustracija dolje desno). Budući da u spoljašnjem prostoru nastaje više fotona (i manji i veći), njihovo zračenje stvara spoljašnji pritisak koji je veći od unutrašnjeg među pločama, pa ih potiskuje jednu prema drugoj (zamislite da su ploče nalik na solarna jedra).
Kasimirov efekat ili kako da uhvatite foton
U novom istraživanju, predstavljenom u časopisu "Priroda" (Nature), Kris Vilson s Tehnološkog univerziteta Čalmers u Gotenburgu u Švedskoj i njegovi kolege otišli su korak dalje. Uspeli su da izvuku fotone iz vakuuma procesom koji se naziva dinamički Kasimirov efektat i tako po prvi put izravno dokazati postojanje fluktuacija vakuuma. "Bio je to tehnički zahtevan eksperiment", rekao je Vilson. "Bili smo jako srećni kada smo uspeli."
Za ostvarenje ovog efekta potrebna je samo jedna ploča, odnosno ogledalo, međutim ono se mora kretati brzinom blizu brzine svetlosti kroz more virtualnih fotona u praznom prostoru. Budući da je ploča vodič, virtualni fotoni, koji su elektromagnetske čestice, apsorbuju deo njene kinetičke energije, da bi potom tu dodatnu energiju emitovali stvaranjem parova stvarnih fotona - energija se pretvara u masu.
Naravno, ubrzavanje ogledala do brzine blizu brzine svetlosti praktično je vrlo teško izvesti. Zbog toga su naučnici u svojem eksperimentu upotrebili superprovodljivi električni krug s oscilatorom koji je brzo menjao rastojanja koje elektron mora da pređe na svom putovanju kroz krug. Kretanje elektrona određuje se mestom na kojem električno polje kruga padne na nulu. Za kontrolisanje karakteristika kruga poslužio im je poseban uređaj, tzv. SQUID, kojim su menjali udaljenost između elektrona i lokacije nultog polja toliko brzo da se činilo kako elektron putuje brzinom koja je iznosila oko jedne četvrtine brzine svetlosti. Eksperiment je pokazao da je to bilo dovoljno da krug počne da stvara prave fotone.
"Čestice su počele da se stvaraju u parovima, nastajale su ravno iz vakuuma', rekao je Vilson.
"Ovo je vrlo važno otkriće", kaže Dijego Dalvit, fizičar iz Los Alamosa Nacionalne Laboratorije u Nju Meksiku. Energija virtualnih fotona jedno je od najboljih mogućih kosmoloških objašnjenja tamne energije koja uzrokuje ubrzano širenje svemira.
"Eksperiment će otvoriti mogućnosti da se kosmološki eksperimenti provode u laboratorijima", objasnio je Dalvit.
