Raum ganz leer? Magnetar liefert Beweise, dass Heisenberg recht hatte

Ein extrem starkes Magnetfeld eines toten Sterns liefert Hinweise auf ein fast 90 Jahre altes Rätsel der Quantenphysik. Scheinbar leerer Raum könnte die Eigenschaften von Licht verändern. Das Phänomen zeigt, dass ein Vakuum niemals völlig leer ist.

Quanten-Phänomen im All entdeckt

Astronomen haben durch die Beobachtung des Magnetars 1E 1547.0-5408 möglicherweise ein fast 90 Jahre altes Rätsel der Physik gelöst. Mithilfe des Röntgenteleskops IXPE fanden die Forscher Hinweise darauf, dass ein extrem starkes Magnetfeld die Eigenschaften eines Vakuums verändert. Dadurch wird das Licht auf seinem Weg durch den scheinbar leeren Raum polarisiert.

Das Phänomen ist in der Wissenschaft als Vakuumdoppelbrechung bekannt. Werner Heisenberg und Hans Euler sagten den Effekt bereits im Jahr 1936 voraus. Nach den Gesetzen der Quantenmechanik ist ein Vakuum niemals völlig leer, sondern stets von virtuellen Partikeln durchdrungen. Die Teilchen tauchen für den Bruchteil einer Sekunde auf und verschwinden sofort wieder spurlos.

Magnetare als kosmische Labore

Ein extremes Magnetfeld zwingt die virtuellen Partikel dazu, sich in eine bestimmte Richtung auszurichten. Wie es in einer Nature-Studie heißt, wirkt das Vakuum dadurch wie ein Prisma, das die Ausrichtung der Lichtwellen auf ihrem Weg zur Erde beeinflusst. Um das nachzuweisen, benötigen Forscher ein Magnetfeld, das millionenfach stärker ist als alles, was in Laboren auf der Erde erzeugt werden kann.

Magnetare sind die extrem dichten Überreste von explodierten Sternen und besitzen die stärksten bekannten Magnetfelder im Universum. Bei dem nun untersuchten Stern 1E 1547.0-5408 stellten die Astronomen fest, dass die von dort eintreffende Röntgenstrahlung eine hohe Polarisation von bis zu 80 Prozent aufweist. Zudem stimmte die Ausrichtung der Röntgenstrahlung exakt mit den gemessenen Radiowellen überein.

Weitere Untersuchungen nötig

Die Forscher werten die Daten als starkes Indiz für die Existenz der Vakuumdoppelbrechung. Der endgültige Beweis ist allerdings noch nicht erbracht. Kritiker geben zu bedenken, dass die spezielle Geometrie und die Neigung des Sterns das Messergebnis verfälscht haben könnten. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass andere physikalische Prozesse in der direkten Umgebung des Magnetars für die beobachtete Polarisation der Strahlung verantwortlich sind.

Um die historische Theorie zweifelsfrei zu bestätigen, sind weitere Beobachtungen und verbesserte Computersimulationen erforderlich. Zukünftige Satellitenmissionen sollen dabei helfen, die Signale der Vakuumdoppelbrechung noch klarer von anderen astrophysikalischen Effekten zu trennen. Sollten sich die aktuellen Interpretationen aber bewahrheiten, wäre das ein wichtiger Schritt für das tiefergehende Verständnis der Quantenphysik unter extremen Bedingungen im Weltraum.

Denkt ihr, dass die Vakuumdoppelbrechung damit bewiesen ist oder seid ihr skeptisch? Teilt eure Gedanken zu diesem Quanten-Rätsel gerne unten in den Kommentaren mit uns!


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