Шведские учёные провели странный эксперимент: если говорить упрощённо, они извлекли свет из вакуума, а именно проявили виртуальные частицы, существующие в пустоте физического мира, согласно квантовой теории поля.

В 1948 году голландский теоретик Хендрик Казимир предположил, что существование неуловимых виртуальных частиц можно было бы обнаружить, например, при помощи двух очень близко расположенных зеркал. Так как количество частиц, которые смогут «поместиться» между ними, ограничено, частицы, рождающиеся вне проёма, будут сдавливать зеркала, как бы заставляя их соединиться.

Это явление было названо эффектом Казимира. Более-менее точные измерения, доказывающие его существование, были проведены в конце 90-х годов прошлого века.

Позднее был придуман другой возможный эксперимент. Согласно теоретическим выкладкам, схожее явление можно было бы наблюдать, если бы удалось разогнать зеркало в вакууме до скорости света (в идеале).

В ходе движения его поверхность поглощала бы энергию виртуальных частиц, а затем испускала бы её в виде реальных фотонов. Но провести этот опыт непросто.

Пер Делсинг (Per Delsing) и его коллеги из технологического университета Чалмерса решили проблему, используя СКВИД.

Эти сверхпроводящие квантовые интерферометры крайне чувствительны к воздействию магнитного поля. Видоизменив СКВИД должным образом, физики получили своего рода зеркало, которое под воздействием изменяющегося магнитного поля начало колебаться с частотой несколько миллиардов раз в секунду. В результате «зеркало» двигалось со скоростью, эквивалентной 5% скорости света.

Слева — схема устройства (светлая часть выполнена из алюминия, тёмная — из кремния), справа – микрофотография СКВИДа. CPW – выходная линия, управляющая — подведена сверху. Колебания производились с частотой 12 гигагерц, при этом температура составляла 50 милликельвинов (фото ArXiv.org).

Этого оказалось достаточно для того, чтобы наблюдать динамический эффект Казимира: СКВИД испускал поток микроволновых фотонов, причём их частота была равна половине частоты колебания «зеркала». Именно такие данные предсказывала квантовая теория.

В случае подтверждения нынешний эксперимент может стать интересной демонстрацией законов квантовой механики. К тому же он, возможно, сподвигнет других учёных на создание высокоскоростной микромеханической металлической версии, которая будет выбрасывать из вакуума детектируемый свет.

Препринт статьи авторов опыта пока опубликован на сайте ArXiv.org. Однако к исследованию вовсю присматривается Nature. Тем временем учёные планируют презентовать свою работу на семинаре, посвящённом данному эффекту, International Workshop on Dynamical Casimir Effect, который пройдёт с 6 по 8 июня в итальянской Падуе.