期刊導航
負能量“幽靈”在太空中閃爍可能揭示新的物理學
當粒子超過介質設定的光速時出現的“爆炸”光，在其他語境中可能暗示一種量子不穩定性，可能引發所謂的真空衰變。
如果在太空虛無中被發現，據巴黎薩克萊大學理論物理學家尤金尼·巴比切夫稱，切倫科夫輻射的詭異藍色光芒可以被解讀為負能量的表現鬼魂擾動。
這有什么關系？因為我們當前的引力理論尚未完成，這樣的信號將為我們提供罕見的洞察，了解現有理論失效的時空行為，并可能縮小尋找更好模型的范圍。
“這里我們展示了，從同一視角來看，切倫科夫輻射和幽靈不穩定性，這兩種看似截然不同的物理效應，”，巴比切夫在他的論文中寫道.
“也就是說，我們將證明可以將切倫科夫輻射解讀為不穩定，產生攜帶負能量的幽靈。”
A "鬼魂在物理學中，可以描述任何添加到粒子理論中以使其數學上一致的非物理因素。但它也可以指一種物理負能量擾動，區別于數學規范幽靈，表示不穩定性。
這正是我們用水類比的地方。把水面想象成基線，水能處于的最低能量狀態。制造漣漪需要能量，比如注入一顆小石子;通常，自然不會在沒有能量滋養的情況下產生漣漪。
然而，在某些條件下，理論預測會出現攜帶負能量的擾動——幽靈。這看起來很像漣漪自發出現，沒有小石子注入能量來產生它們。
它不是憑空創造能量。相反，系統可以通過產生成對擾動——一個正，一個負——使原始狀態變得不穩定來降低總能量。
在地球上，切倫科夫輻射是不穩定性的可見光特征;當介質中的擾動通過該介質傳播速度超過其產生的“漣漪”時，就會發生——這也就是輕微版的音爆。漣漪積累直到他們爆發出轟鳴。它通常出現在核反應堆中，帶電粒子在水中的傳播速度超過光速。
然而，根據已知物理學，真空中沒有東西能超過光速運動，因此切倫科夫爆炸不應出現在真空中。
在論文中，巴比切夫解釋說，虛空中的幽靈不穩定性可能表現得非常類似于超光速帶電粒子，從而以同樣的方式產生切倫科夫爆。“正如我們所展示的，切倫科夫輻射和某種幽靈不穩定性的兩種過程的運動學確實完全等價。”他說.
這將改變我們對物理宇宙的理解。在虛無中探測到切倫科夫輻射意味著，至少有時宇宙真空可以像介質一樣表現出結構、極限和儲存能量的行為，有助于為我們對引力理論提出的一些修正提供或排除這些建議。
反過來，這意味著我們對真空的定義是錯誤或不完整的，而不是我們假設的宇宙最低能量狀態，這迫使我們重新思考對某些相當基礎物理的理解。
這并不完全意外;該廣義相對論與量子力學之間的張力幾十年來，我們對物質宇宙的理解一直存在空白。
目前，這一討論仍牢牢地停留在理論領域;論文甚至沒有提供實際尋求此類檢測的方法。但扎實的理論是很好的第一步;探索這個想法所帶來的可能性，是找出如何尋找它的方式。
“研究一個情景會很有趣，當這種不穩定的狀態在修正引力下是準穩定的，也就是說不穩定的時間遠長于相關物理過程。例如，可以考慮黑洞存在幽靈，但其不穩定性小于準正態模式的頻率。”巴比切夫寫道.
“未來研究的另一個方向是通過解析和數值方式探討這種幽靈不穩定性是如何針對各種引力理論中特定解的。”
該論文已發表于物理評論D.
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