Ученым удалось воспроизвести в лаборатории эффект Швингера. Считалось, что он может происходить только в космическом пространстве
Ученые под руководством нобелевского лауреата Андрея Гейма выяснили, что внутри графена можно воссоздать условия, идентичные тем, в которых материя возникает из вакуума в окрестностях черных дыр и других космических объектов. Результаты исследования опубликовал научный журнал Science.
"Впервые столкнувшись с этим эффектом, мы подумали, что имеем дело с новой формой сверхпроводимости. Однако в дальнейшем стало ясно, что аномалии поведения графена были связаны с другим физическим явлением, которое обычно изучается в астрофизике и физике частиц", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник Манчестерского университета Рошан Кришна Кумар.
Ученые считают, что вакуум нельзя назвать абсолютно пустым и безжизненным пространством. Законы квантовой физики гласят, что он заполнен множеством непрерывно рождающихся и исчезающих пар виртуальных частиц и античастиц. Расчеты специалистов показывают, что этот квантовый шум должен влиять на поведение всех остальных объектов микро- и макромира.
Яркий пример этого - так называемый эффект Швингера. Он проявляется в том, что сверхмощные электрические или магнитные поля будут воздействовать на вакуум таким образом, что часть пар виртуальных частиц и античастиц будут разрываться и формировать вполне реальные позитроны и электроны, а также другие типы формы материи и антиматерии.
Материя из пустоты
Подобным образом, как предполагают ученые, возникают частицы антиматерии в окрестностях сверхмассивных черных дыр, нейтронных звезд и других объектов космоса, вырабатывающих сверхмощные электрические и магнитные поля. Гейм и его коллеги выяснили, что эффект Швингера можно увидеть и в лаборатории при опытах с очень узкими полосками графена.
Изначально ученые пытались понять, как размеры подобных наноструктур, их устройство и число слоев графена в них влияют на скорость и характер движения электронов внутри них. Для этого ученые прикладывали внешние электрические поля к графену и отслеживали то, как менялось сопротивление и другие свойства графена.
Эти опыты неожиданно указали, что при определенной силе внешних полей электроны начинали двигаться с предположительно сверхсветовой скоростью. Дальнейшие расчеты показали, что этот "невозможный" эффект возникал из-за того, что внутри полоски графена спонтанно появлялись новые носители заряда.
Процесс их формирования, по словам физиков, был полностью идентичен тому, как формируется материя в результате работы эффекта Швингера. Это позволяет использовать аналогичные конструкции из графена для последующего изучения особенностей того, как материя возникает из вакуума, а также проверки возможных практических применений этого эффекта, подытожили ученые.
По информации https://nauka.tass.ru/nauka/13548769
