Οι φυσικοί έχουν επινοήσει έναν τρόπο για να δουν το άπιαστο «ανώμαλο αποτέλεσμα» στο εργαστήριο

Μια ομάδα φυσικών λέει ότι το έκανε Ανακάλυψαν δύο ιδιότητες της επιταχυνόμενης ύλης που πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να κάνουν ορατή έναν πρωτοφανή τύπο ακτινοβολίας. που περιγράφηκε πρόσφατα Οι ιδιότητες σημαίνουν ότι η παρακολούθηση της ακτινοβολίας – που ονομάζεται φαινόμενο Unruh – μπορεί να συμβεί σε ένα επιτραπέζιο εργαστηριακό πείραμα.

Το φαινόμενο Unruh στη φύση απαιτεί θεωρητικά μια παράλογη ποσότητα επιτάχυνσης για να είναι ορατήκαι επειδή είναι ορατό μόνο από την προοπτική ενός αντικειμένου που επιταχύνεται στο κενό, είναι ουσιαστικά αδύνατο να το δούμε. Αλλά χάρη στις πρόσφατες εξελίξεις, μπορεί να είναι δυνατό να παρακολουθήσουμε το φαινόμενο Unruh σε ένα εργαστηριακό πείραμα.

Στη νέα έρευνα, μια ομάδα επιστημόνων περιγράφει δύο προηγουμένως άγνωστες πτυχές του κβαντικού πεδίου που μπορεί να σημαίνει ότι το φαινόμενο Unruh μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα. Το πρώτο είναι ότι το αποτέλεσμα μπορεί να ενισχυθεί, πράγμα που σημαίνει ότι ένα τυπικά αδύναμο αποτέλεσμα μπορεί να μπει στον πειρασμό να γίνει πιο έντονο υπό ορισμένες συνθήκες. Το δεύτερο φαινόμενο είναι ότι ένα επαρκώς επιταχυνόμενο άτομο μπορεί να γίνει διαφανές. Η έρευνα της ομάδας ήταν δημοσίευσε Αυτή την άνοιξη σε επιστολές φυσικής αναθεώρησης.

Το φαινόμενο Unruh (ή το φαινόμενο Fulling-Davies-Unruh, που ονομάστηκε έτσι από τους φυσικούς που πρότειναν για πρώτη φορά την ύπαρξή του στη δεκαετία του 1970) είναι ένα φαινόμενο που προβλέπεται από την κβαντική θεωρία πεδίου, η οποία δηλώνει ότι μια οντότητα (είτε είναι σωματίδιο είτε διαστημόπλοιο) που επιταχύνεται σε ένα κενό θα λάμπει – αν και αυτή η λάμψη δεν θα λάμψεινα είναι ορατήΝαί Οποιοσδήποτε εξωτερικός παρατηρητής επίσης δεν επιταχύνεται στο κενό.

«Αυτό που σημαίνει η επαγόμενη από την επιτάχυνση διαφάνεια είναι ότι κάνει τον ανιχνευτή Unruh Effect διαφανή στις καθημερινές εναλλαγές, λόγω της φύσης της κίνησής του», δήλωσε η Barbara Chuda, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Waterloo και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. κλήση βίντεο. με το Gizmodo. Ακριβώς όπως η ακτινοβολία Hawking εκπέμπεται από τις μαύρες τρύπες ενώ η βαρύτητα τους έλκει τα σωματίδια, έτσι και το φαινόμενο Unro εκπέμπεται από τα αντικείμενα καθώς επιταχύνονται στο διάστημα.

Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για τους οποίους το φαινόμενο Unruh δεν έχει παρατηρηθεί άμεσα. Πρώτον, το αποτέλεσμα απαιτεί μια γελοία ποσότητα γραμμικής επιτάχυνσης. Για να φτάσει σε θερμοκρασία 1 Κ, στην οποία ο επιταχυνόμενος παρατηρητής βλέπει τη λάμψη, ο παρατηρητής Πρέπει να επιταχυνθείGV 100 εκατομμύριο μέτρα ανά τετραγωνικό δευτερόλεπτο. Θερμική λάμψη Unruh Effect; Εάν το αντικείμενο επιταχύνεται πιο γρήγορα, η θερμοκρασία λάμψης Θα είναι πιο ζεστό.

Προηγούμενες μέθοδοι παρατήρησης της επίδρασης του Unruh προτείνεται. αλλά αυτό Η ομάδα πιστεύει ότι έχει μια συναρπαστική πιθανότητα να παρατηρήσει το αποτέλεσμα, χάρη στα ευρήματά της Σχετικά με τις ιδιότητες του κβαντικού πεδίου.

«Θέλουμε να δημιουργήσουμε ένα προσαρμοσμένο πείραμα που μπορεί να αποκαλύψει ξεκάθαρα το φαινόμενο Unruh και στη συνέχεια να παρέχει μια πλατφόρμα για τη μελέτη διαφόρων σχετικών πτυχών», δήλωσε ο Viveshek Sudhir, φυσικός στο MIT και συν-συγγραφέας της τελευταίας εργασίας. “Αδιαμφισβήτητα είναι το βασικό χαρακτηριστικό εδώ: σε έναν επιταχυντή σωματιδίων, είναι πραγματικά ομάδες σωματιδίων που επιταχύνονται, πράγμα που σημαίνει ότι το συμπέρασμα του πολύ ακριβούς φαινομένου Unruh από το μέσο των διαφόρων αλληλεπιδράσεων μεταξύ σωματιδίων σε μια ομάδα γίνεται πολύ δύσκολο.”

Ο Sudhir κατέληξε: «Κατά μία έννοια, πρέπει να κάνουμε μια πιο ακριβή μέτρηση των ιδιοτήτων ενός μεμονωμένου, καλά καθορισμένου επιταχυνόμενου σωματιδίου, κάτι για το οποίο δεν είναι κατασκευασμένοι οι επιταχυντές σωματιδίων».

Ο πυρήνας του προτεινόμενου πειράματός τους είναι να επάγουν το φαινόμενο Unruh σε εργαστηριακό περιβάλλον, χρησιμοποιώντας ένα άτομο ως ανιχνευτή για το φαινόμενο Unruh. Ανατινάζοντας ένα μόνο άτομο με φωτόνια, η ομάδα θα ανέβαζε το σωματίδιο σε μια υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση και η διαφάνειά του που προκαλείται από την επιτάχυνση θα έπνιγε το σωματίδιο σε οποιονδήποτε καθημερινό θόρυβο που θα παρεμπόδιζε την παρουσία του φαινομένου Unruh.

Προκαλώντας το σωματίδιο με ένα λέιζερ, ο Oda είπε: “Θα αυξήσετε την πιθανότητα να δείτε το φαινόμενο Unruh και η πιθανότητα θα αυξηθεί κατά τον αριθμό των φωτονίων στο πεδίο.” “Και αυτός ο αριθμός μπορεί να είναι τεράστιος, ανάλογα με το πόσο ισχυρό είναι το λέιζερ σας.» Με άλλα λόγια, επειδή οι ερευνητές θα μπορούσαν να χτυπήσουν με σωματίδιο τετρακισεκατομμύριον μικρόhotons, αυξάνουν την πιθανότητα ενός φαινομένου Unruh κατά 15 τάξεις μεγέθους.

Δεδομένου ότι το φαινόμενο Unruh είναι παρόμοιο με την ακτινοβολία Hawking από πολλές απόψεις, οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι δύο ιδιότητες κβαντικού πεδίου που περιέγραψαν πρόσφατα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να διεγείρουν την ακτινοβολία Hawking και να συνεπάγονται μια βαρυτική διαφάνεια. Δεδομένου ότι η ακτινοβολία Hawking δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ, η απαέρωση του φαινομένου Unruh μπορεί να είναι ένα βήμα προς αυτό Καλύτερη κατανόηση της θεωρητικής λάμψης γύρω από τις μαύρες τρύπες.

Φυσικά, αυτά τα αποτελέσματα δεν σημαίνουν πολλά εάν το φαινόμενο Unruh δεν είναι άμεσα παρατηρήσιμο σε εργαστηριακό περιβάλλον – το επόμενο βήμα των ερευνητών. πότε ακριβώς Αυτό το πείραμα θα διεξαχθεί, ωστόσο, μένει να το δούμε.

ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ: Το εργαστήριο της Μαύρης Τρύπας δείχνει ότι ο Stephen Hawking είχε δίκιο, προφανώς