负能量“幽灵”在太空中闪烁可能揭示新的物理学

当粒子超过介质设定的光速时出现的“爆炸”光，在其他语境中可能暗示一种量子不稳定性，可能引发所谓的真空衰变。

如果在太空虚无中被发现，据巴黎萨克莱大学理论物理学家尤金尼·巴比切夫称，切伦科夫辐射的诡异蓝色光芒可以被解读为负能量的表现鬼魂扰动。

这有什么关系？因为我们当前的引力理论尚未完成，这样的信号将为我们提供罕见的洞察，了解现有理论失效的时空行为，并可能缩小寻找更好模型的范围。

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“这里我们展示了，从同一视角来看，切伦科夫辐射和幽灵不稳定性，这两种看似截然不同的物理效应，”，巴比切夫在他的论文中写道.

“也就是说，我们将证明可以将切伦科夫辐射解读为不稳定，产生携带负能量的幽灵。”

A "鬼魂在物理学中，可以描述任何添加到粒子理论中以使其数学上一致的非物理因素。但它也可以指一种物理负能量扰动，区别于数学规范幽灵，表示不稳定性。

这正是我们用水类比的地方。把水面想象成基线，水能处于的最低能量状态。制造涟漪需要能量，比如注入一颗小石子;通常，自然不会在没有能量滋养的情况下产生涟漪。

然而，在某些条件下，理论预测会出现携带负能量的扰动——幽灵。这看起来很像涟漪自发出现，没有小石子注入能量来产生它们。

它不是凭空创造能量。相反，系统可以通过产生成对扰动——一个正，一个负——使原始状态变得不稳定来降低总能量。

在地球上，切伦科夫辐射是不稳定性的可见光特征;当介质中的扰动通过该介质传播速度超过其产生的“涟漪”时，就会发生——这也就是轻微版的音爆。涟漪积累直到他们爆发出轰鸣。它通常出现在核反应堆中，带电粒子在水中的传播速度超过光速。

然而，根据已知物理学，真空中没有东西能超过光速运动，因此切伦科夫爆炸不应出现在真空中。

在论文中，巴比切夫解释说，虚空中的幽灵不稳定性可能表现得非常类似于超光速带电粒子，从而以同样的方式产生切伦科夫爆。“正如我们所展示的，切伦科夫辐射和某种幽灵不稳定性的两种过程的运动学确实完全等价。”他说.

这将改变我们对物理宇宙的理解。在虚无中探测到切伦科夫辐射意味着，至少有时宇宙真空可以像介质一样表现出结构、极限和储存能量的行为，有助于为我们对引力理论提出的一些修正提供或排除这些建议。

反过来，这意味着我们对真空的定义是错误或不完整的，而不是我们假设的宇宙最低能量状态，这迫使我们重新思考对某些相当基础物理的理解。

这并不完全意外;该广义相对论与量子力学之间的张力几十年来，我们对物质宇宙的理解一直存在空白。

目前，这一讨论仍牢牢地停留在理论领域;论文甚至没有提供实际寻求此类检测的方法。但扎实的理论是很好的第一步;探索这个想法所带来的可能性，是找出如何寻找它的方式。

“研究一个情景会很有趣，当这种不稳定的状态在修正引力下是准稳定的，也就是说不稳定的时间远长于相关物理过程。例如，可以考虑黑洞存在幽灵，但其不稳定性小于准正态模式的频率。”巴比切夫写道.

“未来研究的另一个方向是通过解析和数值方式探讨这种幽灵不稳定性是如何针对各种引力理论中特定解的。”

该论文已发表于物理评论D.

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