A tudósok talán éppen véghez vitték a lehetetlent: valódi anyagot hoztak létre az üres térből. A vákuumot láthatatlan kvantummezők töltik ki, amelyek folyamatosan úgynevezett virtuális részecskepárokat hoznak létre. Ezek a részecskék egy pillanatra felbukkannak, majd olyan gyorsan eltűnnek, hogy normál körülmények között közvetlenül nem figyelhetők meg. A fizikusok évtizedek óta úgy vélik, hogy ezek a virtuális részecskék a kvantumvákuum valódi jelenségei, de ezt kísérletileg rendkívül nehéz volt bizonyítani.
Most a Brookhaven Nemzeti Laboratórium kutatói úgy gondolják, hogy sikerült kimutatniuk e múló részecskék mérhető nyomait.
A Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) gyorsítóban a protonokat a fénysebesség 99,996 százalékára gyorsították, majd körülbelül 600 milliószor ütköztették őket egymással. Az ütközések hatalmas energiája, úgy tűnik, „kiszabadította” a vákuumban rejtőző virtuális kvark–antikvark párokat, lehetővé téve számukra, hogy valódi („anyagi”) részecskékké váljanak.
A kutatók magukat a virtuális részecskéket nem tudták közvetlenül megfigyelni. Ehelyett az ütközések után azonnal keletkező lambda-hiperonokat és antilambda-hiperonokat vizsgálták. Ha ezek a részecskék valóban a kvantumvákuumból származtak (márpedig…), akkor egy jellegzetes „ujjlenyomatot” kellett megőrizniük: spinjüknek akkor is korreláltnak kellett maradnia, miután valódi anyaggá váltak.
Pontosan ezt találták a kutatók.
Az egymáshoz közeli részecskepárok erős spinkorrelációt mutattak, összhangban a kvantum-színdinamikai (QCD) előrejelzésekkel, amely elmélet az erős magerőt írja le. Más részecskepárok esetében ilyen mintázat nem jelentkezett, ami tovább erősíti azt a feltételezést, hogy a megfigyelt jel valóban a vákuumban rejtőző virtuális kvark–antikvark pároktól származik.
Ez persze nem jelenti azt, hogy a tudósok a semmiből hoztak létre anyagot.
Einstein E = mc² egyenlete megmutatta, hogy az energia és az anyag egymásba alakítható. Az ütközések óriási energiát szolgáltattak ehhez a folyamathoz. Ami ezt az eredményt igazán figyelemre méltóvá teszi, az az, hogy ez az energia magára a kvantumvákuumra hatott – arra az állapotra, amelyet korábban üresnek gondoltak, ma viszont tudjuk, hogy folyamatosan fluktuáló kvantummezők töltik ki.
Ha a jövőbeni kísérletek is megerősítik ezt az eredményt, az segíthet megmagyarázni: hogyan záródnak be a kvarkok a protonokba és neutronokba, miként alakult ki a Világegyetem látható anyagának döntő része, és miért lehet maga a vákuum a természet egyik legaktívabb „közege”.
Nem csakélység, ugye?

Forrás: a Quarks to Quasars Facebook-oldal (2026. július 12.) A fenti szövegben a két hivatkozást az Új Hét korábbi cikkeire természetesen mi linkeltük be… (u7szerk.)

A szerkesztő megjegyzése

Először néhány szót a spin korrelációról, errről az izgalmas kvantumjelenségről.
A spin a részecskék saját impulzusmomentuma (pörgése), amelynek két állapota lehet: fel vagy le. A korreláció: ha az egyik részecske spinje „fel” irányba áll, a párja – a megőrződési törvények miatt – automatikusan „le” irányba fog állni. (Ha mérni akarjuk, a mérés pillanatában a rendszer állapota összeomlik, és a korreláció azonnal érvényesül a térben, bármilyen távolságban, s ha az egyik részecske (spin)állapotát megváltoztatjuk, a másiké iss automatikusan megváltozik, hogy a korreláció megmaradjon…)
A spin korreláció tehát annak a leírása, hogy a szubatomi részecskék (például a kvarkok) saját mágneses tulajdonsága, a spin hogyan hat egymásra. A kvantummechanikában ez a kapcsolat szorosabb, mint amit a klasszikus fizika megenged. Amikor a részecskék összefonódnak, az egyik pörgése azonnal meghatározza a másikét, még nagy távolságok esetén is.
A fentebb röviden ismertetett fantasztikus eredményre, kísérletre visszatérve: a kutatók nem a semmiből hoztak létre anyagot, hanem a rendkívül nagy energiájú ütközések során sikerült olyan kísérleti jeleket találniuk, amelyek arra utalnak, hogy a kvantumvákuumban folyamatosan keletkező és eltűnő virtuális kvark–antikvark párok bizonyos körülmények között – az elméletnek megfelelően – valódi, megfigyelhető részecskékké alakulhatnak. Ez nagyon jelentős eredmény, de teljes mértékben összhangban van a kvantumtérelmélettel és Einstein energia–anyag ekvivalenciájával – nem cáfolja a fizika eddigi törvényeit, hanem – ez a lényege és elképesztő jelentősége! –épphogy megerősíti azokat.
A „virtuális részecske” amúgy nem egészen részecske a hétköznapi értelemben. A fogalom inkább a kvantummezők átmeneti gerjesztéseinek matematikai leírása. A virtuális részecskéket nem lehet egyszerűen „lefényképezni”. Ami most izgalmas, hogy úgy tűnik, sikerült közvetett nyomukat kimutatni.
Ez tudományfilozófiai szempontból is érdekes. A fizikusok évtizedek óta dolgoznak olyan objektumokkal, amelyeket csak az elméletből ismerünk. Ha most valóban sikerült megfigyelni olyan „ujjlenyomatokat”, amelyek csak a virtuális kvark–antikvark párok jelenlétével magyarázhatóak, az nagyon erős kísérleti alátámasztása a kvantum-színdinamikának (QCD).