A birrefringência a vácuo é um fenômeno quântico muito incomum que só foi observado no nível atômico. Em teoria, pode ocorrer, por exemplo, perto de estrelas de nêutrons. Devido à presença de campos magnéticos muito poderosos, regiões com matéria aparecendo e desaparecendo podem aparecer de maneira caótica perto dessas estrelas.
Na década de 1930, os físicos alemães Werner Heisenberg e Hans Heinrich Oyler desenvolveram a teoria de que um vácuo magnetizado poderia se comportar como um prisma em relação à luz que passa por ele.
Mais recentemente, cientistas do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica e da Universidade Zelenogur (Polônia) testemunharam essa propriedade incomum do vácuo. Usando o Very Large Telescope (VLT) do European Southern Observatory, os cientistas liderados por Roberto Mignani observaram a estrela RX J1856.5-3754, localizada a 400 anos-luz de distância.
As estrelas de nêutrons são geralmente muito compactas, mas dezenas de vezes mais massivas que o nosso sol. Por causa disso, eles têm campos magnéticos muito poderosos. Um vácuo em seu estado normal (pelo menos de acordo com Einstein e Newton) não se manifesta de forma alguma, e a luz pode se propagar através dele sem nenhuma mudança. No entanto, de acordo com a eletrodinâmica quântica (QED), o espaço é preenchido com partículas virtuais que aparecem e desaparecem sem parar. Campos magnéticos muito poderosos, como aqueles comumente encontrados perto de estrelas de nêutrons, podem modificar as propriedades do espaço.
Usando o novo equipamento do Very Large Telescope do Chile, os pesquisadores foram capazes de observar uma estrela de nêutrons no espectro visível, efetivamente ultrapassando os limites da tecnologia de observação existente.
Um estudo da estrela RX J1856.5-375 mostrou um nível significativo de polarização linear (16 por cento), que os cientistas interpretaram como uma consequência do efeito da birrefringência a vácuo.
“O alto nível de polarização que observamos com o VLT é muito difícil de explicar com nossos modelos atuais, a menos que estejamos falando sobre o efeito da birrefringência a vácuo prevista há 80 anos pela eletrodinâmica quântica”, diz Mignani.
Graças a futuros e mais poderosos telescópios, disse Mignani, os cientistas serão capazes de aprender mais sobre este efeito quântico incomum observando outras estrelas de nêutrons.
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"As medições dos níveis de polarização usando telescópios de nova geração, por exemplo, o mesmo ESO European Extreme Large Telescope (EELT), podem desempenhar um papel fundamental no teste das previsões da eletrodinâmica quântica na questão dos efeitos da birrefringência no vácuo perto da maioria das estrelas de nêutrons", observa o cientista.
“É a primeira vez que essa pesquisa é feita no espectro visível. Outras observações também podem ser realizadas na faixa de comprimento de onda de raios-X”, acrescenta o pesquisador Kinwa Wu.
NIKOLAY KHIZHNYAK
