Cientistas britânicos descobriram que a luz pode "gerar espontaneamente" nas proximidades de grandes estrelas de nêutrons e buracos negros devido às interações quânticas entre o vácuo e os raios cósmicos que passam por ele. Suas descobertas foram apresentadas na revista Physical Review Letters.
Hoje os cientistas acreditam que o vácuo, ao contrário de nossas crenças comuns, não é a personificação do vazio absoluto e apenas um espaço vazio. Ele representa, de acordo com as leis da física quântica, um "mar" constantemente agitado de um número infinito de pares de partículas e antipartículas virtuais constantemente nascidos e autodestrutivos. Sua interação, segundo os físicos, deve ter um efeito especial no comportamento dos átomos e da luz.
Por exemplo, esse "mar" quântico deve ter um efeito especial na polarização da luz na presença de campos magnéticos fortes, fazendo com que ela se divida e se polarize da mesma forma que a luz se comporta em alguns cristais, fazendo com que ela se divida em dois feixes. Os cientistas falam sobre a existência de tal efeito desde os anos trinta do século passado, mas não puderam registrá-lo até agora.
Hoje, os astrônomos estão tentando encontrar vestígios de sua existência observando sinais de rádio e outros tipos de radiação que emanam de pulsares, "estrelas mortas" com um campo magnético extremamente poderoso.
Noble e seus colegas descobriram outra curiosa manifestação de como um "mar" de partículas inexistentes que habitam o vazio do vácuo pode se manifestar no mundo real, analisando o que acontece com partículas carregadas que passam pelas proximidades de "estrelas mortas".
Os cientistas chamaram a atenção para o fato de que as flutuações quânticas do vácuo e os poderosos campos magnéticos dos pulsares afetarão não apenas o comportamento das partículas de luz, mas de uma forma especial "desacelerarão" o movimento de vários raios cósmicos, acelerados a velocidades próximas da luz.
Esse processo, explica Noble, será muito semelhante em essência a um curioso efeito descoberto pelos físicos soviéticos há quase cem anos. Em 1934, Pavel Cherenkov e Sergei Vavilov notaram, enquanto faziam experiências com radiação gama, que quando entra em um líquido, causa um brilho fraco, mas claramente perceptível, devido ao fato de que os raios gama eliminam elétrons e os aceleram a velocidades que excedem a velocidade da luz em água.
Por muito tempo, os físicos não acreditaram que a radiação Cherenkov pudesse surgir no vácuo, já que a velocidade da luz nela não pode ser excedida. Cálculos feitos por físicos britânicos mostram que essa regra é violada quando um raio cósmico ou um feixe de partículas aceleradas atinge as proximidades de um pulsar ou pulso de luz de um laser superpotente.
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Neste último caso, como observam os físicos, é necessário construir um laser extremamente poderoso, capaz de acelerar os elétrons a energias superiores a 1,3 teraeletronvolts, o que até agora só os aceleradores mais poderosos podem fazer. Essas fontes de luz, admite Noble, não serão construídas nem mesmo em um futuro distante.
Por isso, os cientistas se propõem a buscar vestígios da existência desse fenômeno nas proximidades dos pulsares, cujos campos magnéticos são cerca de cinco ordens de magnitude mais fortes do que os campos elétricos que geram os lasers mais potentes existentes ou em construção.
De acordo com os autores do artigo, quase todos os raios gama de alta energia que emanam de pulsares de milissegundos podem ser gerados por interações quânticas semelhantes entre o vácuo e os raios cósmicos de alta energia.
Essa luz "espontânea" pode ser encontrada? Segundo Noble e seus colegas, os astrofísicos já podem ter detectado vestígios de sua existência. O fato é que em 2009 o telescópio Fermi de raios gama mostrou que o centro da Via Láctea produz uma quantidade invulgarmente grande de radiação gama, cujo brilho na parte de alta energia do espectro excedeu significativamente os valores teoricamente previstos.
Então os cientistas acreditaram que a decomposição de partículas de matéria escura poderia ter gerado isso, mas astrônomos posteriores duvidaram disso, por não terem encontrado tal excesso de radiação na galáxia vizinha, a Nebulosa de Andrômeda. Os físicos britânicos presumem que ela foi gerada não por essa substância invisível, mas pelo fenômeno que descobriram.
