射电磁星偏振X射线发射中的真空双折射

量子电动力学(QED)理论预言,在超强磁场作用下量子真空将呈现双折射特性——这一基础效应至今尚未被直接观测到。表面磁场超过10^14高斯的孤立中子星(磁星),为检验该预言提供了独特的天体物理实验室。该研究团队利用成像X射线偏振探测卫星(IXPE)协同中子星内部组成探测器(NICER)及帕克斯/穆良射电望远镜,对射电辐射磁星1E 1547.0-5408进行了相位分辨与能量分辨的X射线偏振测量。观测发现:在热辐射主导的2千电子伏特能段,相位平均偏振度高达65%,特定旋转相位时升至近80%,且在射电波束穿越期间始终维持在≳40%;同时偏振度在2-4千电子伏特能段呈现显著下降。结合大气辐射传输模型与射电偏振几何约束的详细分析表明:若不引入磁层真空双折射效应,所有观测现象均无法获得自洽解释。这些观测结果与理论分析的结合,为自然界存在的量子真空双折射提供了决定性证据。该工作标志着在验证QED关键预言方面取得重大突破,并为基于新一代X射线偏振仪开展强场量子物理研究奠定了方法论基础。
提交arXiv: 2025-09-23 18:01
访客五签:

量科快讯