Η πιο παράξενη πρόβλεψη της φυσικής: Ερευνητές προτείνουν έναν τρόπο για να «δούμε» επιτέλους τη θερμότητα του κενού

Μια ανεπαίσθητη και χρονικά καθορισμένη έκλαμψη φωτός (timing flash) μπορεί να αποκαλύψει το φαινόμενο Unruh.  Η προσέγγιση συνδέει συνηθισμένα εργαλεία εργαστηρίου με τη βαθιά κβαντική φυσική. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης και στο Ινδικό Ινστιτούτο Επιστημονικής Εκπαίδευσης και Έρευνας (IISER) Mohali εντόπισαν μια πρακτική μέθοδο για την ανίχνευση μιας από τις πιο ασυνήθιστες προβλέψεις της φυσικής: το φαινόμενο Unruh.

Αυτό το φαινόμενο υποδηλώνει ότι ένα αντικείμενο που επιταχύνεται θα αντιλαμβανόταν τον

κενό χώρο ως ελαφρώς θερμό. Η απευθείας δημιουργία αυτής της θερμότητας μέσω ακραίας επιτάχυνσης είναι πολύ πέρα από τις εργαστηριακές δυνατότητες, αλλά η ομάδα καταδεικνύει πώς αυτό το ανεπαίσθητο φαινόμενο μπορεί να μετατραπεί σε μια ανιχνεύσιμη, με ακριβή χρονισμό, λάμψη φωτός.

Πώς τα άτομα και οι καθρέφτες ενισχύουν μικροσκοπικά κβαντικά σήματα

Φανταστείτε μια σειρά από άτομα τοποθετημένα ανάμεσα σε δύο αντικριστούς καθρέφτες. Αυτοί οι καθρέφτες επηρεάζουν το πόσο γρήγορα εκπέμπουν φως τα άτομα. Όταν τα άτομα αλληλεπιδρούν συλλογικά, μπορούν να απελευθερώσουν φως σε μια ισχυρή, συγχρονισμένη έκρηξη, παρόμοια με μια χορωδία που τραγουδάει μαζί, μια διαδικασία γνωστή ως υπερακτινοβολία (superradiance).

Η νέα έρευνα δείχνει ότι αν τα άτομα υποστούν την ελαφρά θέρμανση που συνδέεται με την επιτάχυνση, αυτή η συλλογική έκρηξη συμβαίνει νωρίτερα από το κανονικό.  Η μετατόπιση προς μια πιο πρώιμη λάμψη γίνεται ένα σαφές και ανιχνεύσιμο σημάδι του φαινομένου Unruh (Unruh effect).

Μετατρέποντας τον ψίθυρο της επιτάχυνσης σε μετρήσιμη λάμψη

«Βρήκαμε έναν τρόπο να μετατρέψουμε τον ψίθυρο του φαινομένου Unruh σε κραυγή», δήλωσε ο Akhil Deswal, υποψήφιος διδάκτορας στο IISER Mohali. «Χρησιμοποιώντας προσεκτικά τοποθετημένους, υψηλής ποιότητας καθρέφτες, κάνουμε τα συνηθισμένα σήματα υποβάθρου πιο αθόρυβα, ενώ η έκρηξη που προκαλείται από την επιτάχυνση εμφανίζεται νωρίς και καθαρά».

Είναι σημαντικό ότι η διάταξη απαιτεί πολύ μικρότερη επιτάχυνση από αυτή που θα χρειαζόταν σε διαφορετική περίπτωση, χωρίς αυτούς τους υψηλής ποιότητας καθρέφτες. «Ο χρονισμός (timing) είναι το κλειδί», πρόσθεσε ο Navdeep Arya, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης.

«Η χορωδία των ατόμων όχι μόνο ακούγεται πιο δυνατά, αλλά τραγουδάει και νωρίτερα αν νιώσει τη αμυδρή ζέστη του κενού χώρου που σχετίζεται με το φαινόμενο Unruh. Αυτός ο απλός δείκτης που μοιάζει με ρολόι μπορεί να διευκολύνει τον διαχωρισμό του σήματος Unruh από τον καθημερινό θόρυβο».

 

Θεωρητικά, αντιμετωπίζοντας μια πρόκληση ανίχνευσης δεκαετιών, η ιδέα δημιουργεί μια γέφυρα μεταξύ των διαθέσιμων εργαστηριακών συσκευών και φαινομένων που συνήθως συνδέονται με ακραίες συνθήκες. Επειδή η επιτάχυνση και η βαρύτητα σχετίζονται στενά, παρόμοια «κόλπα» χρονισμού ίσως μια μέρα βοηθήσουν τους ερευνητές να διερευνήσουν ανεπαίσθητα, κβαντικά φαινόμενα που οφείλονται στη βαρύτητα — κατευθείαν στο εργαστήριο.

Από το enikos