Physiker haben einen Weg gefunden, um den schwer fassbaren „anormalen Effekt“ im Labor zu sehen

Ein Team von Physikern sagt, dass sie es getan haben Sie entdeckten zwei Eigenschaften der Beschleunigung von Materie, von denen sie glauben, dass sie eine noch nie dagewesene Art von Strahlung sichtbar machen könnten. neu beschrieben Die Eigenschaften bedeuten, dass die Überwachung der Strahlung – genannt Unruh-Effekt – in einem Tischlaborexperiment erfolgen kann.

Der Unruh-Effekt in der Natur erfordert theoretisch eine absurde Beschleunigung, um sichtbar zu seinund weil es nur aus der Perspektive eines Objekts sichtbar ist, das im Vakuum beschleunigt, ist es im Wesentlichen unmöglich, es zu sehen. Aber dank der jüngsten Fortschritte könnte es möglich sein, den Unruh-Effekt in einem Laborexperiment zu beobachten.

In der neuen Forschung beschreibt ein Team von Wissenschaftlern zwei bisher unbekannte Aspekte des Quantenfelds, die dazu führen könnten, dass der Unruh-Effekt direkt beobachtet werden kann. Der erste ist, dass die Wirkung potenziert werden kann, was bedeutet, dass eine typischerweise schwache Wirkung unter bestimmten Bedingungen dazu verleitet werden kann, stärker ausgeprägt zu werden. Das zweite Phänomen ist, dass ein ausreichend beschleunigtes Atom transparent werden kann. Die Forschung des Teams war veröffentlicht In diesem Frühjahr in physischen Überprüfungsbriefen.

Der Unruh-Effekt (oder der Fulling-Davies-Unruh-Effekt, so benannt nach den Physikern, die seine Existenz erstmals in den 1970er Jahren vorgeschlagen haben) ist ein Phänomen, das von der Quantenfeldtheorie vorhergesagt wird, die besagt, dass eine Entität (ob ein Teilchen oder ein Raumschiff) hineinbeschleunigt ein Vakuum wird glühen – obwohl dieses Glühen es nicht tutsei sichtbarJawohl Auch ein externer Beobachter beschleunigt nicht im Vakuum.

„Die beschleunigungsinduzierte Transparenz bedeutet, dass sie den Unruh-Effekt-Detektor aufgrund der Art seiner Bewegung für tägliche Verschiebungen transparent macht“, sagte Barbara Chuda, Physikerin an der University of Waterloo und Hauptautorin der Studie, in a Videoanruf. mit Gizmodo. So wie Hawking-Strahlung von Schwarzen Löchern emittiert wird, während ihre Schwerkraft Partikel anzieht, so wird der Unro-Effekt von Objekten emittiert, wenn sie durch den Weltraum beschleunigen.

Es gibt mehrere Gründe, warum der Unruh-Effekt nicht direkt beobachtet wurde. Erstens erfordert der Effekt eine lächerliche lineare Beschleunigung; Um eine Temperatur von 1 K zu erreichen, bei der der beschleunigende Beobachter das Leuchten sieht, muss der Beobachter Es muss beschleunigt werdenGV 100 Quintillionen Meter pro Quadratsekunde. Glow Thermal Unruh-Effekt; Wenn das Objekt schneller beschleunigt, die Glühtemperatur Es wird wärmer.

Bisherige Methoden zur Beobachtung der Wirkung von Unruh empfohlen. aber dieses Das Team glaubt, dass es dank seiner Ergebnisse eine überzeugende Chance hat, den Effekt zu beobachten Über die Eigenschaften des Quantenfeldes.

„Wir wollen ein maßgeschneidertes Experiment bauen, das den Unruh-Effekt eindeutig aufzeigen kann, und dann eine Plattform für die Untersuchung verschiedener relevanter Aspekte bieten“, sagte Viveshek Sudhir, Physiker am MIT und Co-Autor der neuesten Arbeit. „Eindeutig ist hier das entscheidende Merkmal: In einem Teilchenbeschleuniger werden wirklich Gruppen von Teilchen beschleunigt, was es sehr schwierig macht, aus dem Medium der verschiedenen Wechselwirkungen zwischen Teilchen einer Gruppe auf den sehr genauen Unruh-Effekt zu schließen.“

Sudhir schloss: „In gewisser Weise müssen wir die Eigenschaften eines einzelnen, gut definierten beschleunigenden Teilchens genauer messen, wofür Teilchenbeschleuniger nicht gemacht sind.“

Der Kern ihres vorgeschlagenen Experiments besteht darin, den Unruh-Effekt in einer Laborumgebung zu induzieren, wobei ein Atom als Detektor für den Unruh-Effekt verwendet wird. Durch Bestrahlen eines einzelnen Atoms mit Photonen würde das Team das Teilchen auf einen höheren Energiezustand anheben, und seine durch die Beschleunigung verursachte Transparenz würde das Teilchen für alle alltäglichen Geräusche dämpfen, die das Vorhandensein des Unruh-Effekts durcheinander bringen würden.

Indem er das Teilchen mit einem Laser induziert, sagte Oda: „Sie werden die Wahrscheinlichkeit erhöhen, den Unruh-Effekt zu sehen, und die Wahrscheinlichkeit wird durch die Anzahl der Photonen im Feld zunehmen.“ „Und diese Zahl kann enorm sein, je nachdem, wie stark Ihr Laser ist.“ Mit anderen Worten, weil die Forscher zuschlagen könnten mit Teilchen Billiarde sHotons erhöhen sie die Wahrscheinlichkeit eines Unruh-Effekts um 15 Größenordnungen.

Da der Unruh-Effekt in vielerlei Hinsicht der Hawking-Strahlung ähnelt, glauben die Forscher, dass die von ihnen kürzlich beschriebenen Quantenfeldeigenschaften verwendet werden können, um die Hawking-Strahlung anzuregen und eine Gravitationstransparenz zu implizieren. Da Hawking-Strahlung nie beobachtet wurde, könnte die Entgasung durch den Unruh-Effekt ein Schritt in diese Richtung sein Ein besseres Verständnis des theoretischen Leuchtens um Schwarze Löcher.

Natürlich sagen diese Ergebnisse nicht viel, wenn der Unruh-Effekt nicht direkt im Labor beobachtet werden kann – der nächste Schritt der Forscher. Genau wann Dieses Experiment wird durchgeführt, bleibt jedoch abzuwarten.

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