八十多年前，科學(xué)家針對(duì)光在極強(qiáng)磁場(chǎng)中的行為表現(xiàn)提出了“真空雙折射”理論，如今該理論終于得到了證實(shí)。真空雙折射理論指出，磁場(chǎng)會(huì)使真空起到棱鏡的效果，光從中穿過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象。

在此次研究中，科學(xué)家成功在距地球400光年之遙的中子星RX J1856.5-3754周?chē)^測(cè)到了光的偏振現(xiàn)象。

圖為該中子星附近區(qū)域的照片。圖為暗淡的中子星RX J1856.5-3754周?chē)奶炜?，該中子星位于南冕座。這部分天空中還包含了變星南冕座R星（左上角）周?chē)蛎骰虬档男窃疲约扒驙钚菆F(tuán)NGC 6723。

北京時(shí)間12月3日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，八十多年前，科學(xué)家針對(duì)光在極強(qiáng)磁場(chǎng)中的行為表現(xiàn)提出了“真空雙折射”理論，如今該理論終于得到了證實(shí)。真空雙折射理論指出，磁場(chǎng)會(huì)使真空起到棱鏡的效果，光從中穿過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象。

近日，意大利國(guó)家天體物理研究所（INAF）和波蘭綠山城大學(xué)（University of Zielona Gora）的天文學(xué)家在使用歐洲南方天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡研究一顆遙遠(yuǎn)的中子星發(fā)出的光線時(shí)，首次觀測(cè)到了這種偏振現(xiàn)象。研究人員稱(chēng)，在接下來(lái)的十年間，在新一代望遠(yuǎn)鏡的幫助下，我們可以利用這一特性判斷中子星的大小和引力。

這顆中子星是在一顆至少有太陽(yáng)十倍大的恒星發(fā)生劇烈爆炸后形成的，也就是超新星。中子星的密度極高，僅一勺物質(zhì)便重達(dá)胡夫金字塔的900多倍。中子星周?chē)€分布著極強(qiáng)的磁場(chǎng)，強(qiáng)度可達(dá)太陽(yáng)磁場(chǎng)的數(shù)十億倍。而多虧了中子星周?chē)@些強(qiáng)大的磁場(chǎng)，天文學(xué)家才得以首次觀測(cè)到“真空雙折射現(xiàn)象”。

“問(wèn)題在于，比太陽(yáng)磁場(chǎng)強(qiáng)數(shù)十億倍的磁場(chǎng)是無(wú)法在地球上被創(chuàng)造出來(lái)的，它們僅存在于中子星這樣的恒星周?chē)！痹撗芯康闹饕髡吡_伯托·米格納尼教授（Roberto Mignani）指出。但在此次研究中，科學(xué)家成功在距地球400光年之遙的中子星RX J1856.5-3754周?chē)^測(cè)到了光的偏振現(xiàn)象。量子電力學(xué)（簡(jiǎn)稱(chēng)QUE）是描述光子與帶電粒子之間相互作用的量子理論。該理論指出，太空中充滿了虛粒子，隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)或消失。

將近100年前，該理論剛被提出的時(shí)候，德國(guó)物理學(xué)家維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）和漢斯·海因里?！W拉（Hans Heinrich Euler）便對(duì)真空雙折射效應(yīng)做出了預(yù)測(cè)。他們提出，強(qiáng)大的磁場(chǎng)可能會(huì)改變恒星周?chē)婵盏奶匦?，?dǎo)致光線穿過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象。偏振指的是光振動(dòng)的方向。如果光在一個(gè)平面上進(jìn)行振動(dòng)，便屬于線偏振；而如果光的振動(dòng)方向呈圓形，則構(gòu)成了圓偏振。

“在強(qiáng)大的磁場(chǎng)影響下，真空的性質(zhì)會(huì)發(fā)生巨大的變化。”意大利帕多瓦大學(xué)的羅伯托·杜羅拉（Roberto Turolla）指出，“電磁輻射和可見(jiàn)光在穿過(guò)處于強(qiáng)大磁場(chǎng)中的真空時(shí)，便會(huì)發(fā)生偏振，轉(zhuǎn)化為兩種不同的模式：平常模式（ordinary modes）和反常模式（extraordinary modes）。”

但這種情況只有在類(lèi)似該研究中的中子星周?chē)拍軐?shí)現(xiàn)。“這么強(qiáng)大的磁場(chǎng)是無(wú)法在地球上的實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)的，它們只存在于中子星附近，而中子星是宇宙中已知的、最強(qiáng)大的磁鐵。”羅伯托·杜羅拉說(shuō)道?！斑@也是我們見(jiàn)過(guò)的最微弱的偏振現(xiàn)象，必須用世界上最大、最高效的望遠(yuǎn)鏡才能觀測(cè)到。”意大利國(guó)家天體物理研究所的文森佐·特斯塔（Vincenzo Testa）表示。

“我覺(jué)得最令人激動(dòng)的是，這項(xiàng)預(yù)測(cè)原本是量子電力學(xué)這樣的基礎(chǔ)物理理論所提出的，雖然歷經(jīng)80年之久，但從未通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)過(guò)。而如今，我們居然借助了天文學(xué)方法，通過(guò)觀測(cè)中子星驗(yàn)證了這一預(yù)言的正確性?！?/p>

研究人員還需要觀測(cè)其它中子星，從而驗(yàn)證該效應(yīng)是否會(huì)對(duì)其它光線的波長(zhǎng)同樣造成影響。有了能夠測(cè)定X光的新一代天文望遠(yuǎn)鏡之后，天文學(xué)家便能將其付諸實(shí)踐了。加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的一名天體物理學(xué)家杰洛米·海爾（Jeremy Heyl）稱(chēng)，如果從太空中進(jìn)行測(cè)定的話，由量子效應(yīng)引發(fā)的偏振應(yīng)該能達(dá)到百分之百的水平。

海爾指出，研究偏振現(xiàn)象將幫助天體物理學(xué)家推斷出中子星的相關(guān)屬性，如大小和表面引力強(qiáng)度等。