Эффект Унру: физики нашли способ увидеть тепло в пустом пространстве

 

Иллюстрация предлагаемого эксперимента, созданная с помощью искусственного интеллекта — эффект Унру с временным разрешением и с суперрадиантным усилением. Источник: Стокгольмский университет. 

Физики нашли умный способ обнаружить неуловимый эффект Унру без экстремальных ускорений. Используя атомы, которые совместно излучают свет между зеркалами, ускорение слегка изменяется, когда появляется мощный световой импульс. Эта ранняя вспышка действует как временная метка эффекта. Этот метод может сделать когда-то теоретическую физику доступной для экспериментального исследования.

 

Ученые Стокгольмского университета и Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Мохали разработали реалистичную стратегию наблюдения одного из самых необычных явлений в современной физике: эффекта Унру. Этот эффект предсказывает, что ускоряющийся объект будет воспринимать пустое пространство как слегка теплый. Однако на практике создание достаточного ускорения для прямого нагрева чего-либо далеко выходит за рамки возможностей лабораторных экспериментов. Вместо этого исследователи описывают, как этот чрезвычайно слабый эффект можно преобразовать в четкий, точно синхронизированный всплеск света.

 

Основную схему легче представить, чем лежащую в ее основе физику. Представьте себе совокупность атомов, помещенных между двумя параллельными зеркалами. Эти зеркала могут влиять на скорость, с которой атомы испускают свет. При определенных условиях атомы перестают действовать независимо друг от друга и вместо этого испускают свет вместе, как хор, поющий в унисон — гораздо громче, чем сольные певцы. Это явление известно как суперрадиантность.

 

Согласно новой работе, если атомы испытывают слабое тепло, связанное с эффектом Унру, это влияние мягко изменяет их поведение. В результате общий всплеск света происходит немного раньше, чем если бы атомы не ускорялись. Это ускорение становится явным и измеримым признаком эффекта Унру.

 

 

«Мы нашли способ превратить шепот эффекта Унру в крик», — сказал Ахил Десвал, аспирант IISER Mohali. «Используя тщательно расставленные высококачественные зеркала, мы делаем обычные фоновые сигналы тише, в то время как импульс, вызванный ускорением, появляется раньше и чище».

 

Важным преимуществом этого подхода является то, что он значительно снижает необходимое ускорение. Без высококачественных зеркал требуемое ускорение было бы гораздо больше и значительно превышало бы практические пределы.

 

 

«Синхронизация — это ключ», — добавил Навдип Ария, постдокторский исследователь Стокгольмского университета. «Хор атомов не только громче, но и кричит раньше, если они чувствуют слабое тепло пустого пространства, связанное с эффектом Унру. Этот простой маркер, похожий на часы, может упростить отделение сигнала Унру от обычного шума»

 

Сосредоточившись на том, когда появляется свет, а не на его интенсивности, этот метод предлагает новый способ изолировать желаемый сигнал от фоновых эффектов, которые обычно его заглушают.

 

 

Решая проблему обнаружения, которая десятилетиями ставила перед физиками сложные задачи, это предложение помогает сократить разрыв между стандартным лабораторным оборудованием и явлениями, обычно связанными с экстремальными условиями. Поскольку ускорение и гравитация тесно связаны, подобные методы, основанные на измерении времени, в конечном итоге могут позволить ученым изучать тонкие квантовые эффекты, вызванные гравитацией, прямо на лабораторном столе.