Физики впервые "сфотографировали" движение пустоты – СМИ
28.08.2026 17:09
Препринт исследования уже размещен на сервере arXiv, однако работа пока не прошла научное рецензирование, отмечает «Газета.ру». Это открытие важно не только для фундаментальной физики, но и для более глубокого понимания того, как устроено пространство на самом базовом уровне.
Согласно квантовой механике, ни одно физическое поле не может находиться в состоянии абсолютного покоя. Из-за принципа неопределенности Гейзенберга даже при минимально возможной энергии в системе сохраняются небольшие, но непрерывные колебания. Такие флуктуации давно были предсказаны теоретически и считаются одним из ключевых проявлений квантовой природы мира. До сих пор, однако, их удавалось обнаруживать лишь косвенно — по влиянию на другие процессы и явления.Теперь ученым впервые удалось зафиксировать это «дрожание» напрямую, что делает результат особенно значимым. Подобные наблюдения помогают не только проверить точность квантовых теорий, но и приблизиться к ответу на вопрос о том, как вакуум влияет на поведение частиц, полей и энергии. В перспективе такие исследования могут расширить наше понимание устройства Вселенной и стать основой для новых экспериментов в квантовой физике.Команда Кембриджского университета под руководством Яньшэна Чжана смогла обойти это фундаментальное ограничение, используя двумерный конденсат Бозе — Эйнштейна, созданный из атомов калия-39. Этот эксперимент стал важным шагом в изучении квантовых явлений, которые обычно невозможно наблюдать напрямую. По сути, исследователи нашли способ преобразовать едва заметные свойства квантового поля в измеримый сигнал, доступный для обычной регистрации.Ученые «записали» квантовое поле в спиновые состояния атомов, а затем, сделав снимки самих атомов, смогли восстановить локальные колебания системы. Иными словами, им удалось превратить то, что было скрыто от прямого наблюдения, в видимую картину. Такой подход позволяет не просто фиксировать наличие квантовых флуктуаций, но и детально изучать их пространственную структуру.Чтобы уловить крайне слабый сигнал, физики резко изменяли силу связи между двумя состояниями атомов. Из-за этого заранее существовавшее квантовое «дрожание» усиливалось до заметных колебаний, которые уже можно было измерить экспериментально. Дополнительный интерес представляло то, что флуктуации вакуума формировали рисунок, существенно отличавшийся от обычного теплового шума, что особенно отчетливо проявлялось при измерениях на разных частотах.Такие результаты важны не только для фундаментальной физики, но и для развития методов точного квантового зондирования. В перспективе подобные техники могут помочь исследовать сверхтонкие процессы в сложных квантовых системах, где прямое измерение раньше было практически невозможно.Переписанный текст: По мнению авторов исследования, такой конденсат можно тонко настраивать так, чтобы он воспроизводил поведение сложного релятивистского квантового поля. Это особенно важно, потому что многие процессы в квантовой теории поля чрезвычайно трудны для прямых расчетов и часто остаются лишь теоретическими моделями. В лабораторных условиях, однако, появляется возможность создавать контролируемую среду, в которой можно наблюдать эти эффекты шаг за шагом.Благодаря этому ученые получают шанс имитировать и изучать явления, которые в обычных вычислениях практически недоступны. К таким процессам относятся распад ложного вакуума, рождение частиц из квантовых флуктуаций, а также формирование топологических дефектов. Подобные эффекты имеют большое значение для понимания фундаментальных законов природы, поскольку они связаны с тем, как ведут себя поля и частицы в экстремальных условиях.Исследователи подчеркивают, что речь идет о принципиально новом инструменте для изучения квантовых полей. Если раньше подобные явления можно было только описывать в теории и проверять косвенно, то теперь их удается воспроизводить в эксперименте и наблюдать в реальном времени. Это открывает путь к более точной проверке базовых предсказаний современной физики, включая гипотезы, связанные с ранними этапами эволюции Вселенной.Современная астрофизика все чаще опирается на сложные вычислительные инструменты, которые позволяют заглянуть в глубины прошлого Вселенной и лучше понять ее устройство. Ранее международная группа ученых создала одну из самых масштабных цифровых моделей Вселенной за всю историю наблюдений. Этот проект получил название FLAMINGO и стал важным шагом в развитии космологического моделирования.Как уточнялось, такая модель предназначена для того, чтобы помогать исследователям интерпретировать огромные объемы данных, поступающих с современных телескопов и обсерваторий. Благодаря этому ученые могут точнее сравнивать теоретические расчеты с реальными наблюдениями, выявляя закономерности в распределении материи, галактик и темной энергии. Кроме того, новый инструмент дает возможность прослеживать эволюцию космоса на протяжении миллиардов лет и изучать, как со временем менялись его ключевые параметры.Подобные разработки особенно важны сегодня, когда объем астрономической информации растет с огромной скоростью. Цифровые модели такого уровня помогают не только систематизировать данные, но и выдвигать новые гипотезы о происхождении и развитии Вселенной. Таким образом, проект FLAMINGO открывает перед наукой дополнительные возможности для более глубокого понимания строения и истории космоса.