;
Наука 27 апреля 2022

Физики придумали, как увидеть квантовый эффект всего за несколько часов

Далее

Исследователи предложили новый способ подтверждения неуловимого эффекта Унру. Эксперимент должен занять несколько часов, а не миллиарды лет. Свою теорию ученые описали в журнале Physical Review Letters.

Исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Ватерлоо предложили вместо спонтанных наблюдений активно стимулировать эффект Урну и подавлять другие конкурирующие квантовые явления. Ученые сравнивают свою идею с набрасыванием плаща-невидимки на все сторонние процессы, чтобы нужный эффект стал заметнее на расчищенном фоне.

Эффект Урну впервые был предсказан физиком Уильямом Унру из Университета Британской Колумбии в 1976 году. Теория предполагает, что тело, ускоряющееся в вакууме, должно ощущать присутствие теплого излучения. Как отмечают исследователи из MIT, этот эффект связан с квантовыми взаимодействиями между ускоренной материей и квантовыми флуктуациями в вакууме пустого пространства.

Авторы нового исследования говорят, что сложность в подтверждении эффекта Унру связана с чрезвычайно малой вероятностью его увидеть. Для этого, по словам ученых, требуется или приложить огромные усилия, или очень долго наблюдать (возможно млрд лет). Например, чтобы произвести свечение, достаточно теплое для измерения детекторами, тело размером с атом нужно разогнать до скорости света менее чем за миллионную долю секунды. 

«Чтобы увидеть этот эффект за короткий промежуток времени, вам нужно невероятное ускорение, — говорит Вивишек Судхир, соавтор исследования из MIT. — А если использовать разумное ускорение, придется ждать огромное количество времени — больше, чем возраст Вселенной — чтобы увидеть измеримый эффект».

Физики предложили использовать свет для того, чтобы усилить флуктуации вакуума. Добавление фотонов пропорционально усиливает все явления, которые будут происходить во время эксперимента. Ключевая сложность такого подхода состояла в том, что вместе с эффектом Унру усиливаются и все другие эффекты.

Чтобы решить эту проблемы, исследователи предложили воздействовать на траекторию частицы. Теоретически они показали, что если ускорять атом в потоке фотонов по специфической траектории, то все побочные эффекты будут невидимы для наблюдателя.

Когда мы стимулируем эффект Унру, в то же время мы также стимулируем обычные или резонансные эффекты, но мы показываем, что, изменяя траекторию частицы, мы можем по существу отключить эти эффекты.

Барбара Шода, соавтор исследования из Университета Ватерлоо

Физики планируют построить ускоритель частиц лабораторных размеров, чтобы разогнать электрон до скорости, близкой к скорости света, которую они будут в дальнейшем увеличивать с помощью лазерного луча. Сейчас ученые работают над поиском способа изменения траектории движения электрона.

«Теперь, по крайней мере, мы знаем, что в нашей жизни есть шанс увидеть этот эффект, — говорит Судхир. — Это сложный эксперимент, и нет никакой гарантии, что мы сможем его провести, но эта идея — наша ближайшая надежда».


Читать далее:

За ней охотились столетиями: что нам известно о планете Вулкан рядом с Солнцем

Астрономы нашли планету недалеко от Земли: у нее очень странная орбита

Необъяснимую двойственность нашли в физике элементарных частиц: к чему это приведет