Les physiciens ont mis au point un moyen de voir « l’effet anormal » insaisissable en laboratoire

Image de l'article intitulé Les physiciens ont créé une façon de voir

Clarification: Carl Gustafson

Une équipe de physiciens dit qu’ils l’ont fait Ils ont découvert deux propriétés de la matière en accélération qui, selon eux, pourraient rendre visible un type de rayonnement sans précédent. nouvellement décrit Les propriétés signifient que la surveillance du rayonnement – appelée effet Unruh – peut se produire dans une expérience de laboratoire sur table.

L’effet Unruh dans la nature nécessite théoriquement une accélération absurde pour être visibleet parce qu’il n’est visible que du point de vue d’un objet accélérant dans le vide, il est essentiellement impossible à voir. Mais grâce aux progrès récents, il est peut-être possible d’observer l’effet Unruh dans une expérience de laboratoire.

Dans la nouvelle recherche, une équipe de scientifiques décrit deux aspects jusque-là inconnus du champ quantique qui pourraient signifier que l’effet Unruh peut être observé directement. La première est que l’effet peut être potentialisé, ce qui signifie qu’un effet typiquement faible peut être tenté de s’accentuer dans certaines conditions. Le deuxième phénomène est qu’un atome suffisamment accéléré peut devenir transparent. Les recherches de l’équipe ont été publié Ce printemps dans des lettres d’examen physique.

L’effet Unruh (ou l’effet Fulling-Davies-Unruh, ainsi nommé d’après les physiciens qui ont proposé son existence pour la première fois dans les années 1970) est un phénomène prédit par la théorie quantique des champs, qui stipule qu’une entité (qu’il s’agisse d’une particule ou d’un vaisseau spatial) accélérant dans un vide brillera – même si cette lueur ne le fera pasÊtre visibleoui Tout observateur externe n’accélère pas non plus dans le vide.

« Ce que signifie la transparence induite par l’accélération, c’est qu’elle rend le détecteur d’effet Unruh transparent aux quarts de travail quotidiens, en raison de la nature de son mouvement », a déclaré Barbara Chuda, physicienne à l’Université de Waterloo et auteure principale de l’étude. appel vidéo. avec Gizmodo. Tout comme le rayonnement Hawking est émis par les trous noirs tandis que leur gravité attire les particules, l’effet Unro est émis par les objets lorsqu’ils accélèrent dans l’espace.

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles l’effet Unruh n’a pas été directement observé. Premièrement, l’effet nécessite une quantité ridicule d’accélération linéaire; Pour atteindre une température de 1 K, à laquelle l’observateur en accélération voit la lueur, l’observateur Il faut accélérerVG 100 quintillions de mètres par seconde carrée. Glow Thermal Unruh Effect; Si l’objet accélère plus rapidement, la température de lueur Il fera plus chaud.

Méthodes précédentes pour observer l’effet d’Unruh suggéré. mais ça L’équipe pense avoir une chance convaincante d’observer l’effet, grâce à leurs découvertes À propos des propriétés du champ quantique.

« Nous voulons construire une expérience personnalisée qui puisse révéler sans ambiguïté l’effet Unruh, puis fournir une plate-forme pour étudier divers aspects pertinents », a déclaré Viveshek Sudhir, physicien au MIT et co-auteur des derniers travaux. « La caractéristique clé ici est sans ambiguïté : dans un accélérateur de particules, ce sont vraiment des groupes de particules qui sont accélérés, ce qui signifie qu’il devient très difficile de déduire l’effet Unruh très précis du milieu des diverses interactions entre les particules d’un groupe. »

Sudhir a conclu : « Dans un sens, nous devons faire une mesure plus précise des propriétés d’une seule particule accélératrice bien définie, ce qui n’est pas la raison pour laquelle les accélérateurs de particules sont faits. »

On s'attend à ce que le rayonnement de Hawking soit émis par des trous noirs, tels que ces deux imagés par le télescope Event Horizon.

On s’attend à ce que le rayonnement de Hawking soit émis par des trous noirs, tels que ces deux imagés par le télescope Event Horizon.
image: Collaboration EHT

Le cœur de leur expérience proposée est d’induire l’effet Unruh dans un environnement de laboratoire, en utilisant un atome comme détecteur de l’effet Unruh. En faisant exploser un seul atome avec des photons, l’équipe élèverait la particule à un état d’énergie plus élevé, et sa transparence causée par l’accélération étoufferait la particule à tout bruit quotidien qui brouillerait la présence de l’effet Unruh.

En induisant la particule avec un laser, Oda a déclaré: « Vous augmenterez la probabilité de voir l’effet Unruh, et la probabilité augmentera du nombre de photons dans le champ. » « Et ce nombre peut être énorme, selon la puissance de votre laser. » En d’autres termes, parce que les chercheurs pourraient frapper avec particule quadrillion shotons, ils augmentent la probabilité d’un effet Unruh de 15 ordres de grandeur.

Étant donné que l’effet Unruh est similaire au rayonnement Hawking à bien des égards, les chercheurs pensent que les deux propriétés de champ quantique qu’ils ont récemment décrites peuvent être utilisées pour exciter le rayonnement Hawking et impliquer une transparence gravitationnelle. Étant donné que le rayonnement Hawking n’a jamais été observé, le dégazage par effet Unruh peut être une étape vers cela. Une meilleure compréhension de la lueur théorique autour des trous noirs.

Bien sûr, ces résultats ne signifient pas grand-chose si l’effet Unruh ne peut pas être directement observé en laboratoire – la prochaine étape des chercheurs. exactement quand Cette expérience sera menée, cependant, reste à voir.

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