Даже пространство без вещества не является полностью неподвижной пустотой: квантовые поля сохраняют флуктуации, влияющие на физические процессы. Об этом физик Джаред Ривера рассказал порталу The Conversation.
Один из примеров — лэмбовский сдвиг, измеренный в атоме водорода в 1947 году. Взаимодействие атома с квантовыми полями немного меняет энергетические уровни электрона и, соответственно, частоты поглощаемого и испускаемого света.
Такие эффекты необходимо учитывать при точных расчетах спектров и управлении атомами с помощью лазеров. Эти методы используются, в частности, в квантовых вычислениях и моделировании.
Другое предсказание относится к черным дырам. Квантовая теория полей в искривленном пространстве-времени приводит к излучению Хокинга: изолированная черная дыра может терять энергию и массу. Однако непосредственно такое излучение у астрофизических черных дыр пока не зарегистрировано.
В инфляционных моделях ранней Вселенной квантовые флуктуации также рассматривают как источник первоначальных неоднородностей. В дальнейшем гравитация могла усилить их, сформировав крупномасштабное распределение вещества и галактик. Ривера подчеркивает, что речь идет о разных проявлениях квантовых полей — от хорошо измеренных атомных эффектов до космологических предсказаний.
Ранее решена квантовая загадка, которая десятилетиями ставила физиков в тупик.