Свет бежит по комнате, отражается от зеркал и стен. Пустота между ними кажется совершенно нейтральной: она не мешает лучу, не искривляет его путь. Но что, если в самых глубоких основах мира пустота устроена сложнее? Физики давно подозревают, что симметрия пространства может нарушаться на крошечных масштабах — и тогда свет поведёт себя иначе.

В новой работе учёные вычислили, как такие нарушения меняют законы электромагнетизма. Они взяли уравнения, описывающие электроны и фотоны, и добавили в них небольшое "искривление" фона — нарушение симметрии, которое зависит от точки пространства. Оказалось, что вакуум начинает вести себя как неоднородная среда: в одних местах свет ускоряется, в других замедляется. Более того, волны могут обмениваться энергией с этим фоном — усиливаться или затухать, как звук в ветреную погоду.

Особый интерес вызвали так называемые "аксионоподобные" слагаемые. Аксион — гипотетическая частица, которую ищут экспериментаторы, но в данном случае речь о математических структурах, напоминающих свойства особых материалов — вейлевских полуметаллов. В таких кристаллах электроны ведут себя так, будто пространство для них искривлено, и похожие эффекты могут проявляться в вакууме при нарушении симметрии.

Расчёты показали, что при определённых комбинациях параметров нарушается теорема Фарри — правило, запрещающее некоторые процессы с участием фотонов. Это согласуется с более ранними вычислениями и означает, что в таких условиях вакуум может порождать новые типы взаимодействий света. Практическое следствие: если в космосе существуют области с нарушенной симметрией, свет от далёких звёзд может приходить к нам искажённым, и это можно заметить телескопами.

В конечном счёте работа показывает: пустота — не пустой ящик, а сложная среда с собственными свойствами. Нарушение симметрии делает её похожей на стекло с переменной плотностью, и свет, проходя сквозь неё, рассказывает о скрытой структуре мироздания.