Los físicos han ideado una forma de ver el elusivo «efecto Unruh» en el laboratorio

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Ilustración: Carlos Gustavo

Un equipo de físicos dice que sí descubrieron dos propiedades de la aceleración de la materia que creen que podrían hacer visible un tipo de radiación nunca antes vista. Lo nuevo descrito Las propiedades significan que la observación de la radiación, llamada efecto Unruh, podría tener lugar en un experimento de laboratorio de sobremesa.

El efecto Unruh en la naturaleza teóricamente requeriría una cantidad ridícula de aceleración para ser visibley dado que sólo es visible desde la perspectiva del objeto que acelera en el vacío, es esencialmente imposible de ver. Pero gracias a los avances recientes, puede ser factible presenciar el efecto Unruh en un experimento de laboratorio.

En la nueva investigación, un equipo de científicos describe dos aspectos previamente desconocidos del campo cuántico que podrían significar que el efecto Unruh podría observarse directamente. La primera es que el efecto puede estimularse, lo que significa que el efecto normalmente débil podría inducirse a volverse más visible bajo ciertas condiciones. El segundo fenómeno es que un átomo acelerado suficientemente excitado puede volverse transparente. La investigación del equipo fue publicado esta primavera en Physical Review Letters.

El efecto Unruh (o efecto Fulling-Davies-Unruh, así llamado por los físicos que propusieron por primera vez su existencia en la década de 1970) es un fenómeno predicho por la teoría cuántica de campos, que establece que una entidad (que es una partícula o nave espacial) acelera en el vacío se encenderá, incluso si ese brillo no fuerano ser visiblecapaz de cualquier observador externo que no acelere ni siquiera en el vacío.

«Lo que significa la transparencia inducida por la aceleración es que hace que el detector de efectos Unruh sea transparente para las transiciones cotidianas, debido a la naturaleza de su movimiento», dijo Barbara Šoda, física de la Universidad de Waterloo y autora principal del estudio, en un video. llamar con Gizmodo. Así como los agujeros negros emiten la radiación de Hawking cuando su gravedad atrae partículas, los objetos emiten el efecto Unruh cuando aceleran hacia el espacio.

Hay un par de razones por las que el efecto Unruh nunca se ha observado directamente. Por un lado, el efecto requiere una cantidad ridícula de aceleración lineal para que ocurra; para alcanzar una temperatura de 1 kelvin, a la cual el observador acelerado vería un resplandor, el observador se debe aceleraring a 100 trillones de metros cuadrados. El brillo del efecto Unruh es térmico; si un objeto está acelerando más rápido, la temperatura del resplandor estará más caliente.

Métodos previos para observar el efecto Unruh han sido sugeridos. Pero esto el equipo cree que tiene una oportunidad interesante de observar el efecto, gracias a sus hallazgos sobre las propiedades del campo cuántico.

«Nos gustaría construir un experimento dedicado que pueda detectar inequívocamente el efecto Unruh y luego proporcionar una plataforma para estudiar varios aspectos asociados», dijo Vivishek Sudhir, físico del MIT y coautor del trabajo reciente. «Inequívoco es el adjetivo clave aquí: en un acelerador de partículas, son realmente grupos de partículas los que se aceleran, lo que significa que deducir el efecto Unruh extremadamente sutil entre las diversas interacciones entre las partículas en un grupo se vuelve muy difícil».

«En cierto modo», concluyó Sudhir, «necesitamos hacer una medición más precisa de las propiedades de una sola partícula acelerada bien identificada, que no es para lo que están hechos los aceleradores de partículas».

Se espera que la radiación de Hawking sea emitida por agujeros negros, como estos dos capturados por el Event Horizon Telescope.

Se espera que la radiación de Hawking sea emitida por agujeros negros, como estos dos capturados por el Event Horizon Telescope.
Imagen: Colaboración EHT

La esencia del experimento propuesto es estimular el efecto Unruh en un entorno de laboratorio, utilizando un átomo como detector del efecto Unruh. Al detonar un solo átomo con fotones, el equipo llevaría la partícula a un estado de mayor energía, y su transparencia inducida por la aceleración silencia la partícula ante cualquier ruido cotidiano que oculte la presencia del efecto Unruh.

Al empujar la partícula con un láser, «aumentará la probabilidad de ver el efecto Unruh y la probabilidad aumentará según la cantidad de fotones que tenga en el campo», dijo Šoda. «Y ese número puede ser enorme, dependiendo de la potencia del láser que tengas.” En otras palabras, porque los investigadores podrían acertar una partícula con un cuatrillón pagshotons, aumentan la probabilidad de que ocurra el efecto Unruh en 15 órdenes de magnitud.

Dado que el efecto Unruh es en muchos aspectos análogo a la radiación de Hawking, los investigadores creen que las dos propiedades del campo cuántico que describieron recientemente podrían usarse para estimular la radiación de Hawking e implicar la existencia de transparencia inducida por la gravedad. Dado que nunca se ha observado la radiación de Hawking, desentrañar el efecto Unruh podría ser un paso adelante. comprender mejor el brillo teorizado alrededor de los agujeros negros.

Por supuesto, estos resultados no significan mucho si el efecto Unruh no se puede observar directamente en un entorno de laboratorio: el próximo paso de los investigadores. Exactamente cuando que el experimento se llevará a cabo, sin embargo, queda por verse.

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