Физики впервые "сфотографировали" движение пустоты – СМИ
28.08.2026 17:09
Препринт исследования уже размещен на сервере arXiv, однако работа пока не прошла рецензирование, пишет «Газета.ру». Это открытие особенно важно, потому что оно приближает ученых к более глубокому пониманию природы вакуума, который в квантовой физике вовсе не является «пустотой» в привычном смысле.
С точки зрения квантовой механики, ни одно поле не может находиться в абсолютно неподвижном состоянии. Даже при минимально возможной энергии, когда система кажется находящейся в полном покое, сохраняются микроскопические колебания. Такие флуктуации связаны с принципом неопределенности и представляют собой фундаментальное свойство микромира, а не случайную погрешность измерений.Долгое время существование этих колебаний подтверждалось лишь теоретически и косвенными экспериментальными признаками. Ученые могли наблюдать их последствия, но не сам процесс напрямую. Теперь же получен новый важный шаг: прямое наблюдение квантовых флуктуаций позволяет проверить расчеты квантовой теории с еще большей точностью и открывает дополнительные возможности для исследований в области фундаментальной физики.Подобные результаты могут иметь значение не только для теории, но и для развития будущих технологий, связанных с квантовыми системами, сверхточными измерениями и изучением свойств пространства на самом глубоком уровне. Хотя работа пока остается предварительной и требует рецензирования, уже сейчас она рассматривается как заметный вклад в современную физику.Переписанный текст:Исследователи все чаще ищут способы не просто наблюдать квантовые процессы, а буквально «вынести» их из области невидимого в область измеримого. Именно такой подход предложила команда Кембриджского университета под руководством Яньшэна Чжана. Ученые использовали двумерный конденсат Бозе – Эйнштейна, созданный из атомов калия-39, который стал удобной платформой для изучения крайне слабых квантовых эффектов. С помощью этой системы они смогли обойти важное ограничение традиционных измерений. Физики «записали» квантовое поле в спиновые состояния атомов, а затем, сделав снимки самих атомов, восстановили локальные колебания поля. Иными словами, им удалось превратить то, что обычно нельзя увидеть напрямую, в доступный для наблюдения сигнал. Такой метод особенно ценен для исследования тонких квантовых явлений, которые скрываются на фоне обычных шумов и случайных возмущений. Чтобы усилить очень слабый сигнал, исследователи резко изменяли силу связи между двумя состояниями атомов. Из-за этого заранее существовавшее квантовое «дрожание» начинало заметно расти и превращалось в измеримые колебания. Это позволило выделить именно квантовые флуктуации, а не просто случайные изменения системы. При этом характер колебаний оказался особенным: вакуумные флуктуации давали рисунок, отличающийся от обычного теплового шума, и этот вывод подтвердился измерениями на разных частотах. В результате эксперимента была продемонстрирована не только высокая чувствительность метода, но и новый способ изучать фундаментальные свойства квантовых полей. Такой подход может оказаться полезным в дальнейшем для более точных исследований квантовой динамики, поведения сверххолодных атомов и других явлений, где важны самые слабые сигналы.Переписанный текст:Исследователи подчеркивают, что подобные конденсаты открывают совершенно новые возможности для экспериментальной физики. Если точно подобрать параметры системы, ее можно заставить вести себя так, будто перед нами не обычное вещество, а сложное релятивистское квантовое поле. Это особенно важно, потому что многие процессы в такой области крайне трудно описать с помощью расчетов и аналитических моделей. По словам авторов, именно здесь появляется главное преимущество: в лабораторных условиях можно воспроизводить и изучать явления, которые раньше существовали лишь в виде теоретических предсказаний. К таким процессам относятся распад ложного вакуума, появление новых частиц, а также формирование топологических дефектов, возникающих при переходах между различными состояниями поля. Более того, управляемость эксперимента позволяет не только фиксировать результат, но и наблюдать сам ход этих процессов по шагам. Ученые считают, что это превращает конденсат в новый и очень перспективный инструмент для исследования квантовых полей. Раньше подобные эффекты можно было только моделировать на бумаге или с помощью численных вычислений, а теперь их удается буквально “проигрывать” в реальном эксперименте. Такой подход дает шанс проверять фундаментальные идеи современной физики, в том числе гипотезы, связанные с ранней Вселенной, где подобные квантовые явления могли играть ключевую роль.Современная астрономия все чаще опирается на сложные вычислительные технологии, без которых уже невозможно полноценно изучать строение и эволюцию Вселенной. Недавно международная команда исследователей представила одну из самых масштабных цифровых моделей космоса, созданную в рамках проекта FLAMINGO. Эта разработка стала важным шагом для науки, поскольку позволяет не только визуализировать крупномасштабную структуру Вселенной, но и детально анализировать процессы, происходившие на протяжении миллиардов лет. С помощью такой модели ученые смогут точнее интерпретировать огромные массивы данных, которые поступают с современных телескопов и обсерваторий. Кроме того, инструмент дает возможность прослеживать, как со временем менялись галактики, скопления материи и другие космические объекты, а также проверять существующие теории о развитии Вселенной. В перспективе подобные цифровые модели помогут глубже понять природу темной материи, распределение вещества в космосе и закономерности его эволюции.