В физике есть одно слово, которое звучит обманчиво спокойно — вакуум.
Оно словно обещает пустоту.
Но уже давно известно: эта «пустота» живёт собственной жизнью.
То, что мы называем квантовым вакуумом, — это не отсутствие всего, а среда, где непрерывно рождаются и исчезают виртуальные частицы. Их существование столь кратко, что напрямую зафиксировать их невозможно. До недавнего времени — невозможно.
Исследование, выполненное в Брукхейвенская национальная лаборатория на релятивистском коллайдере RHIC, приблизило физиков к редкому экспериментальному пределу: они увидели не сам вакуум, но его след в реальной материи.
Следы невидимого
Эксперимент проводился на Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов — установке, где протоны сталкиваются на околосветовых скоростях. В таких столкновениях энергия настолько велика, что виртуальные частицы квантового вакуума могут «выйти из тени» и стать реальными.
Физиков интересовали не все рождающиеся частицы, а строго определённые — лямбда-гипероны и их античастицы. Причина выбора была прагматичной: направление их спина можно восстановить по продуктам распада. А спин — это квантовая «подпись», которая редко врёт.
Корреляция, которую нельзя придумать
Ключевое наблюдение оказалось неожиданно строгим.
Когда лямбда и антилямбда рождались очень близко друг к другу, их спины были полностью скоррелированы.
Не частично.
Не статистически.
А так, как если бы они всё ещё были одной квантовой системой.
Это соответствовало давнему теоретическому предположению: виртуальные пары кварк–антикварк в вакууме возникают с заранее согласованным состоянием спинов. Столкновение в коллайдере лишь даёт им энергию, достаточную для перехода из краткого виртуального существования в измеримую реальность.
Здесь важно подчеркнуть: речь идёт не о взаимодействии после рождения частиц, а о сохранении квантовой связи, возникшей до их появления в эксперименте.
Граница квантового мира
Однако эффект имел чёткий предел.
Если лямбда и антилямбда возникали дальше друг от друга, корреляция исчезала.
Это наблюдение не менее важно, чем сама стопроцентная согласованность спинов. Оно указывает на разрушение квантовой запутанности при взаимодействии с окружающей средой — другими кварками, глюонами, полями.
По сути, эксперимент зафиксировал момент, где квантовая логика уступает место классической.
Ту самую границу, которую физика ищет уже больше века.
Что именно доказано — и что нет
Факт: зафиксирована прямая связь между свойствами реальных частиц и квантовыми флуктуациями вакуума.
Факт: эта связь носит характер квантовой запутанности.
Интерпретация: наблюдаемая материя частично наследует свойства вакуумных состояний.
Это не означает, что «всё возникает из ничего» в бытовом смысле.
Но это означает, что вакуум — не фон, а активный участник рождения материи.
Новый способ заглядывать в пустоту
Физики сравнивают метод с обратной реконструкцией: наблюдая за зрелыми частицами, можно судить о тех виртуальных парах, из которых они возникли.
Это открывает путь к систематическому изучению квантового вакуума — не теоретически, а экспериментально.
В ближайшие годы такие эксперименты продолжатся, а затем будут перенесены на новый уровень — на Электрон-ионный коллайдер, строящийся на базе той же инфраструктуры.
Предел, к которому мы подошли
Исследование не даёт окончательных ответов.
И в этом его сила.
Оно показывает: материя и «пустота» связаны гораздо глубже, чем подсказывает интуиция.
И, возможно, вопрос о происхождении вещества — это не вопрос о начале, а вопрос о состоянии среды, которую мы долго считали ничем.
От автора
Меня зовут Виктор, я автор этого канала, кинорежиссёр, историк, член Русского географического общества и человек, который популяризирует науку.
Если Вам интересны исследования прошлого, открытия науки и наше с Вами будущее, поддержите канал лайком и подпиской — это помогает делать больше вдумчивых и честных сюжетов.
#квантоваяфизика #квантовыйвакуум #запутанность #частицы #границазнания #физика #наука #материя #время #реальность