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 scenarij zasniva se na kvantnoj mehanici koja kaže da čak ni vakuum ne može imati energiju jednaku nuli već mora pokazivati male energetske fluktuacije. Ove fluktuacije manifestiraju se kao parovi čestica kratkoga životnog vijeka.

Postojanje tih virtualnih čestica, obično fotona, već je odavno neizravno potvrđeno u eksperimentima koji demonstriraju tzv. Casimirov efekt u kojem se dvije 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 dole desno). Budući da u vanjskom prostoru nastaje više fotona (i manji i veći), njihovo zračenje stvara vanjski pritisak koji je veći od unutrašnjeg među pločama te ih potiskuje jednu prema drugoj (zamislite da su ploče nalik na solarna jedra).

U novom istraživanju, predstavljenom u časopisu Nature, Chris Wilson s Tehnološkog sveučilišta Chalmers u Gothenburgu u Švedskoj i njegovi kolege otišli su korak dalje. Uspjeli su izvući fotone iz vakuuma procesom koji se naziva dinamičkim Casimirovim efektom i tako po prvi put izravno dokazati postojanje fluktuacija vakuuma. 'Bio je to tehnički zahtjevan eksperiment', rekao je Wilson. 'Bili smo jako sretni kada smo uspjeli.'

Za ostvarenje ovog efekta potrebna je samo jedna ploča, odnosno ogledalo, međutim ono se mora kretati brzinom blizu brzine svjetlosti kroz more virtualnih fotona u praznom prostoru. Budući da je ploča vodič, virtualni fotoni, koji su elektromagnetske čestice, apsorbiraju dio njezine kinetičke energije, da bi potom tu dodatnu energiju emitirali stvaranjem parova stvarnih fotona (ne virtualnih).

Naravno, ubrzavanje ogledala do brzine blizu brzine svjetlosti praktički je vrlo teško izvesti. Zbog toga su naučnici u svojem eksperimentu upotrijebili supravodljivi električni krug s oscilatorom koji je brzo mijenjao udaljenosti koje elektron mora prijeći na svojem proputovanju kroz krug. Kretanje elektrona određuje se mjestom na kojem električno polje kruga padne na nulu. Za kontroliranje karakteristika kruga poslužio im je poseban uređaj, tzv. SQUID, kojim su mijenjali udaljenost između elektrona i lokacije nultog polja toliko brzo da se činilo kako elektron putuje brzinom koja je iznosila oko jedne četvrtine brzine svjetlosti. Eksperiment je pokazao da je to bilo dovoljno da krug počne stvarati prave fotone.

'Čestice su se počele stvarati u parovima, nastajale su izravno iz vakuuma', rekao je Wilson.

'Ovo je vrlo važno otkriće', kaže Diego Dalvit, fizičar iz Los Alamos National Laboratoryja u New Mexicu. Energija virtualnih fotona jedno je od najboljih mogućih kozmoloških objašnjenja tamne energije koja uzrokuje ubrzano širenje svemira. 'Eksperiment će otvoriti mogućnosti da se kozmološki eksperimenti provode u laboratorijima', objasnio je Dalvit.

(Tportal.hr, Blin/sb)