Според класическата физика, космическото пространство представлява чист вакуум, лишен от материя. От гледна точка на квантовата физика, във вакуума могат спонтанно да възникват частици и античастици, които веднага изчезват – анихилират. Например, даже при отсъствието на каквото и да е вещество, под въздействието на силно магнитно поле коефициентът на пречупване на вакуума може да се променя.

Ефектът е открит в рамките на експеримента PVLAS, провеждан в лабораториите на италианския национален института по ядрена физика (INFN) в Леграно. В експеримента PVLAS линейно поляризиран сноп фотони се пропуска през вакуум в присъствието на магнитно поле с напрегнатост 5Тs (тесла). Учените са изучавали промяната в поляризацията на лъча, след изминаването му на 1 метър във вакуумната камера. След анализ на статистиките, получени след 44 000 опита, изследователите са стигнали до извода, че векторът на насоченост на поляризацията на фотоните се променя с 3,9(+/-0,5)x10^-12 радa, т.е. на по-малко от половин милиардна част от градуса.

Ефектът е изключително малък, но въпреки това резултатите дават право да се предполага, че при “пътуването” си във вакуума фотонът взаимодейства с неизвестен вид материя – възможно е това да е още непозната за науката елементарна частица. Например, възможно е фотонът да си взаимодейства с раждащ се във вакуума виртуален фотон, в резултат на което се получава междинна частица, която обаче много бързо след това се разпада на два фотона. Този механизъм ограничава движението на фотоните, поляризирани паралелно на външното поле, вследствие на което лъчът става елиптично поляризиран. От своя страна, завъртането на плоскостта на поляризация може да е предизвикано от взаимодействието на фотоните с виртуалните фотони. Като резултат от това взаимодействие се образува реална частица, която приема въртящият момент.

Ако наблюдаваният ефект е предизвикан от присъствието във вакуума на аксиони, то резултатите от експеримента PVLA “налагат” по-строги ограничения на масата и силата на взаимодействие на тези частици. Подобен ефект може да се проявява забележимо в близост до свръхмасивни обекти – например, неутронни звезди. Някои учени отдавна са изказали предположения, че магнитни полета с напрегнатост 10¹¹Ts могат да отклоняват светлината, което довежда до разделяне на изображението на няколко части, подобно на ефекта на гравитационна лупа.

Учените смятат, че този ефект би могъл да се наблюдава при затъмняването на единият от компонентите на двойната система пулсари J037-3039, което трябва да се случи през 20200 година.