Fizikantët krijuan një mënyrë për të parë ‘Efektin Unruh’ të pakapshëm në laborator

Një ekip fizikantësh thonë se kanë zbuluar dy veti të lëndës përshpejtuese që ata besojnë se mund të bëjnë të dukshëm një lloj rrezatimi të paparë më parë. Karakteristikat e përshkruara rishtazi nënkuptojnë se vëzhgimi i rrezatimit – i quajtur efekti Unruh – mund të ndodhë në një eksperiment laboratorik në tavolinë.

Efekti Unruh në natyrë teorikisht do të kërkonte një sasi qesharake të përshpejtimit për të qenë i dukshëm, dhe për shkak se është i dukshëm vetëm nga këndvështrimi i objektit përshpejtues në vakum, është në thelb e pamundur të shihet. Por falë përparimeve të fundit, të dëshmosh efektin Unruh në një eksperiment laboratorik mund të jetë i realizueshëm.

Në hulumtimin e ri, një ekip shkencëtarësh përshkruan dy aspekte të panjohura më parë të fushës kuantike që mund të nënkuptojnë se efekti Unruh mund të vëzhgohej drejtpërdrejt. E para është se efekti mund të stimulohet, që do të thotë se efekti zakonisht i dobët mund të joshet të bëhet më i dukshëm në kushte të caktuara. Fenomeni i dytë është se një atom përshpejtues mjaftueshëm i ngacmuar mund të bëhet transparent. Hulumtimi i ekipit u publikua këtë pranverë në Physical Review Letters.

Efekti Unruh (ose efekti Fulling-Davies-Unruh, i quajtur kështu për fizikantët që propozuan për herë të parë ekzistencën e tij në vitet 1970) është një fenomen i parashikuar sipas teorisë kuantike të fushës, e cila thotë se një entitet (qoftë një grimcë ose një anije kozmike ) përshpejtimi në një vakum do të shkëlqejë – megjithëse ai shkëlqim nuk do të ishte i dukshëm për asnjë vëzhgues të jashtëm që nuk përshpejtohet gjithashtu në vakum.

“Çfarë do të thotë transparenca e nxitur nga nxitimi është se e bën detektorin e efektit Unruh transparent ndaj tranzicioneve të përditshme, për shkak të natyrës së lëvizjes së tij,” tha Barbara Šoda, një fizikan në Universitetin e Waterloo dhe autori kryesor i studimit, në një telefonatë video. me Shkence.info. Ashtu si rrezatimi Hawking emetohet nga vrimat e zeza ndërsa graviteti i tyre tërheq grimcat, efekti Unruh emetohet nga objektet ndërsa ato përshpejtohen në hapësirë.

Ka disa arsye pse efekti Unruh nuk është vërejtur kurrë drejtpërdrejt. Për një, efekti kërkon një sasi qesharake të përshpejtimit linear që të ndodhë; për të arritur një temperaturë prej 1 kelvin, në të cilën vëzhguesi përshpejtues do të shihte një shkëlqim, vëzhguesi do të duhej të përshpejtohej me 100 kuintilion metra për sekondë në katror. Shkëlqimi i efektit Unruh është termik; nëse një objekt po përshpejtohet më shpejt, temperatura e shkëlqimit do të jetë më e ngrohtë.

Janë sugjeruar metoda të mëparshme për të vëzhguar efektin Unruh. Por ky ekip mendon se ata kanë një shans bindës për të vëzhguar efektin, falë gjetjeve të tyre rreth vetive të fushës kuantike.

“Ne do të donim të ndërtonim një eksperiment të dedikuar që mund të zbulojë pa mëdyshje efektin Unruh, dhe më vonë të sigurojë një platformë për studimin e aspekteve të ndryshme të lidhura,” tha Vivishek Sudhir, një fizikant në MIT dhe një bashkautor i punës së fundit. “I paqartë është mbiemri kryesor këtu: në një përshpejtues grimcash, janë me të vërtetë tufa grimcash që përshpejtohen, që do të thotë se nxjerrja e efektit jashtëzakonisht delikate Unruh nga ndërveprimet e ndryshme midis grimcave në një tufë bëhet shumë e vështirë.”

“Në një farë kuptimi,” përfundoi Sudhir, “ne duhet të bëjmë një matje më të saktë të vetive të një grimce të vetme të përshpejtuar të identifikuar mirë, për të cilën nuk janë krijuar përshpejtuesit e grimcave.”

Thelbi i eksperimentit të tyre të propozuar është të stimulojë efektin Unruh në një mjedis laboratorik, duke përdorur një atom si një detektor efekti Unruh. Duke shpërthyer një atom të vetëm me fotone, ekipi do ta ngrinte grimcën në një gjendje më të lartë energjie dhe transparenca e saj e nxitur nga nxitimi do ta shuante grimcën ndaj çdo zhurme të përditshme që do të errësonte praninë e efektit Unruh.

Duke nxitur grimcën me një lazer, “ju do të rrisni probabilitetin për të parë efektin Unruh dhe probabiliteti rritet nga numri i fotoneve që keni në fushë,” tha Šoda. “Dhe ky numër mund të jetë i madh, në varësi të asaj se sa të fortë keni një lazer.” Me fjalë të tjera, për shkak se studiuesit mund të godasin një grimcë me një kuadrilion fotone, ata rrisin gjasat që efekti Unruh të ndodhë me 15 rend të madhësisë.

Për shkak se efekti Unruh është analog me rrezatimin Hawking në shumë mënyra, studiuesit besojnë se dy vetitë e fushës kuantike që ata përshkruan së fundmi mund të përdoren për të stimuluar rrezatimin Hawking dhe nënkuptojnë ekzistencën e transparencës së induktuar nga graviteti. Meqenëse rrezatimi Hawking nuk është vërejtur kurrë, zbërthimi i efektit Unruh mund të jetë një hap drejt kuptimit më të mirë të shkëlqimit të teorizuar rreth vrimave të zeza.

Natyrisht, këto gjetje nuk kanë aq rëndësi nëse efekti Unruh nuk mund të vëzhgohet drejtpërdrejt në një mjedis laboratorik – hapi i ardhshëm i studiuesve. Megjithatë, mbetet për t’u parë saktësisht se kur do të kryhet ai eksperiment.