الفيزياء الكمومية.. دليل قوي على «انكسار الضوء في الفراغ» بعد نحو 90 عاماً
رصد الأشعة السينية من نجم مغناطيسي شديد القوة يقدم أدلة جديدة على ظاهرة كمومية تنبأ بها هايزنبرغ وأويلر عام 1936
حقق علماء الفيزياء والفلك تقدماً لافتاً في اختبار إحدى أكثر الظواهر غرابة في عالم الفيزياء الكمومية، بعدما كشفت دراسة منشورة في مجلة Nature عن أدلة قوية على ظاهرة تعرف باسم «انكسار الضوء في الفراغ» أو Vacuum Birefringence.
وتشير الظاهرة إلى أن الفراغ، في ظل مجالات مغناطيسية شديدة القوة، لا يتصرف بالضرورة كحيز خالٍ تماماً من التأثيرات الفيزيائية. ووفق نظرية الديناميكا الكهربائية الكمومية، يمكن للمجال المغناطيسي الهائل أن يمنح الفراغ خصائص تؤثر في طريقة انتشار الضوء واستقطابه.
وتعود جذور هذا التنبؤ إلى عام 1936، عندما تنبأ الفيزيائيان فيرنر هايزنبرغ وهانس هاينريش أويلر بأن الحقول الكهرومغناطيسية شديدة القوة يمكن أن تغير خصائص انتشار الضوء في الفراغ. وظلت الظاهرة صعبة الرصد المباشر لعقود، بسبب استحالة إنتاج مجالات مغناطيسية بالقوة نفسها تقريباً في المختبرات الأرضية.
وللبحث عن هذا التأثير، درس فريق دولي من الباحثين النجم النيوتروني المغناطيسي 1E 1547.0−5408، المعروف باسم Magnetar، وهو جسم فلكي يتميز بمجال مغناطيسي هائل يفوق بكثير المجالات التي يمكن توليدها على الأرض. واعتمد الباحثون على قياسات لاستقطاب الأشعة السينية جُمعت بواسطة مرصد IXPE التابع لناسا، إلى جانب بيانات من NICER ومرصد Parkes/Murriyang الراديوي.
وأظهرت القياسات مستويات مرتفعة من استقطاب الأشعة السينية، وصلت في المتوسط إلى نحو 65% عند طاقة 2 كيلوإلكترون فولت، فيما اقتربت في بعض مراحل دوران النجم من 80%. ويرى الباحثون أن خصائص الاستقطاب المرصودة تنسجم بصورة طبيعية مع تأثير انكسار الضوء في الفراغ داخل الغلاف المغناطيسي للنجم.
ولا يعني ذلك، بدقة علمية، أن العلماء “أثبتوا أن الفراغ مليء بالجسيمات الافتراضية” بالمعنى المبسط المتداول. فالنتيجة الأساسية هي أن الفراغ الكمومي، في وجود مجال مغناطيسي فائق القوة، يمكن أن يؤثر في انتشار الضوء واستقطابه، وهو ما يوفر اختباراً فلكياً مهماً لنظرية الديناميكا الكهربائية الكمومية.
وتكمن أهمية هذا الاكتشاف في أنه يمنح الفيزيائيين مختبراً طبيعياً لا يمكن للأرض توفيره بسهولة: نجم مغناطيسي يستطيع إنتاج ظروف قصوى تسمح باختبار قوانين الفيزياء الأساسية في بيئة شديدة التطرف.
وتفتح النتائج، وفق الباحثين، نافذة جديدة لدراسة الفيزياء الكمومية في المجالات المغناطيسية فائقة القوة، مع التأكيد على الحاجة إلى مزيد من الرصد والتحليل لتدعيم هذه الأدلة واختبار النماذج النظرية بصورة أكثر دقة.
المصدر العلمي: دراسة منشورة في مجلة Nature بتاريخ 5 أغسطس 2026 بعنوان Vacuum birefringence and the polarized X-ray emission from a radio magnetar.
