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Physik: Magnetfeld verzerrt Quantenvakuum

Extrem starke Magnetfelder beeinflussen Licht, das den leeren Raum durchquert. Das haben Wissenschaftler der europäischen Südsternwarte ESO jetzt möglicherweise erstmals experimentell nachgewiesen. Indem sie mit dem Very Large Telescope (VLT) die Umgebung des erdnächsten Neutronensterns RXJ1856.5-3754 untersuchten, haben sie Hinweise auf einen Quanteneffekt gefunden, der bereits in den 1930er Jahren vorhergesagt, aber noch nie gemessen worden war.

Selbst ein perfektes Vakuum ist nicht völlig leer, sondern in ihm entstehen und verschwinden durch Quanteneffekte ständig "virtuelle Teilchen". Diese werden von starken Magnetfeldern beeinflusst. Weil sie mit den Photonen des Lichts wechselwirken, sollte sich ein magnetisiertes Vakuum wie ein Prisma verhalten und das Licht in verschieden polarisierte Teile trennen. Um diese so genannte Vakuumdoppelbrechung nachzuweisen, waren künstlich erzeugte Magnetfelder bei irdischen Experimenten bislang jedoch zu schwach.

Die Auswertung der ESO-Wissenschaftler ergab eine lineare Polarisation des Lichts vom Neutronenstern in Höhe von rund 16 Prozent. Diese lässt sich kaum anders erklären als dadurch, dass die gewaltigen Magnetfelder rund um den Neutronenstern eine Vakuumdoppelbrechung hervorrufen, meint Teammitglied Roberto Mignani. Es gebe zwar theoretisch auch andere Prozesse, die Sternenlicht im Raum polarisieren, etwa eine Streuung an Staubkörnern. Die Forscher halten es aber für unwahrscheinlich, dass das von ihnen entdeckte Polarisationssignal auf solche Effekte zurückgeht.

Februar 2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Februar 2017

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