La birifrangenza del vuoto è un fenomeno quantistico molto insolito che è stato osservato solo a livello atomico. In teoria, può verificarsi, ad esempio, vicino a stelle di neutroni. A causa della presenza di campi magnetici molto potenti, regioni con materia che appare e scompare possono apparire in modo caotico vicino a tali stelle.
Negli anni '30, i fisici tedeschi Werner Heisenberg e Hans Heinrich Ouler svilupparono la teoria secondo cui un vuoto magnetizzato potrebbe comportarsi come un prisma rispetto alla luce che lo attraversa.
Più recentemente, scienziati dell'Istituto Nazionale Italiano di Astrofisica e dell'Università Zelenogur (Polonia) hanno assistito a questa insolita proprietà del vuoto. Utilizzando il Very Large Telescope (VLT) dell'European Southern Observatory, gli scienziati guidati da Roberto Mignani hanno osservato la stella RX J1856.5-3754, situata a 400 anni luce di distanza.
Le stelle di neutroni sono generalmente molto compatte, ma dozzine di volte più massicce del nostro Sole. Per questo motivo hanno campi magnetici molto potenti. Un vuoto nel suo stato normale (almeno secondo Einstein e Newton) non si manifesta in alcun modo e la luce può propagarsi attraverso di esso senza alcun cambiamento. Tuttavia, secondo l'elettrodinamica quantistica (QED), lo spazio è pieno di particelle virtuali che appaiono e scompaiono all'infinito. Campi magnetici molto potenti, come quelli che si trovano comunemente vicino alle stelle di neutroni, possono modificare le proprietà dello spazio.
Usando le nuove apparecchiature del Very Large Telescope del Cile, i ricercatori sono stati in grado di osservare una stella di neutroni nello spettro visibile, spingendo efficacemente i confini della tecnologia di osservazione esistente.
Uno studio sulla stella RX J1856.5-375 ha mostrato un livello significativo di polarizzazione lineare (16 percento), che gli scienziati hanno interpretato come conseguenza dell'effetto della birifrangenza del vuoto.
"L'alto livello di polarizzazione che abbiamo osservato con il VLT è molto difficile da spiegare con i nostri modelli attuali, a meno che non si parli dell'effetto della birifrangenza del vuoto prevista 80 anni fa dall'elettrodinamica quantistica", afferma Mignani.
Grazie a telescopi futuri e più potenti, ha detto Mignani, gli scienziati saranno in grado di saperne di più su questo insolito effetto quantistico osservando altre stelle di neutroni.
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"Le misurazioni dei livelli di polarizzazione utilizzando telescopi di nuova generazione, ad esempio, lo stesso European Extreme Large Telescope (EELT) dell'ESO, saranno in grado di svolgere un ruolo chiave nel testare le previsioni dell'elettrodinamica quantistica riguardo agli effetti della birifrangenza del vuoto vicino alla maggior parte delle stelle di neutroni", osserva lo scienziato.
“Questa è la prima volta che questa ricerca è stata effettuata nello spettro visibile. Ulteriori osservazioni possono essere effettuate anche nella gamma di lunghezze d'onda dei raggi X”, aggiunge il ricercatore Kinwa Wu.
NIKOLAY KHIZHNYAK
