ОМ Непростой журнал
В вакууме сила трения возникать не должна: там просто нет частиц, которые могли бы породить её. Исследование физиков из Глазго доказывает, что возникновение такой силы в вакууме скорее подтверждает, чем опровергает, общую теорию относительности.
Вакуум никогда не бывает абсолютно пуст: в нём постоянно рождаются виртуальные пары частица-античастица, исчезающие в тот же миг. Однако в момент их возникновения возникает электромагнитное поле. Проходя через такое поле, атом возбуждается, а затем возвращается в невозбуждённое состояние, испуская фотон.
Расчёты группы физиков из Глазго показывают, как именно атом может перейти в возбуждённое состояние, а затем испустить фотон, проходя сквозь пустоту.
Если фотон излучается в направлении, противоположном движению атома, возникает сила, подобная силе трения, действие которой приводит к незначительному уменьшению скорости движения атома. По крайней мере, к такому выводу подталкивали учёных результаты экспериментов. Но такое заключение противоречило бы теории относительности.
По словам авторов исследования, они «неделями ломали головы, спрашивая себя, в здравом ли мы уме», — и в конце концов пришли к выводу, что все их результаты описываются знаменитой формулой E = mc2.
Наконец физики поняли, что их расчёты верны: испуская фотон, атом, проходящий через вакуум, теряет в массе. Потеря очень незначительна, но всё-таки очевидна — хотя массой в уравнении Эйнштейна описывается энергия, связывающая элементарные частицы в ядре (нейтроны и протоны). Обычно взаимодействия на ядерном уровне не учитываются в уравнениях, описывающих движение атома — слишком велика разница в энергии. Однако если предположить, что атом претерпевает крохотную потерю в массе, проходя через вакуум, то выходит, что в процессе движения уменьшается магнитный момент атома, а не его скорость, что не противоречит теории относительности. Скорость остаётся неизменной, как и предсказано Эйнштейном.
«Наши измерения подтверждают, что, проходя через вакуум, поглощая и испуская квант света, атом встречает воздействие силы, напоминающей силу трения, но эта сила являет собой изменение магнитного момента атома, следующее из изменения массы, и не связано со снижением скорости движения атома», — следует из работы, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
