Физики нашли способ вызвать странное свечение варп-ускорения

Называемый эффектом Фуллинга-Дэвиса-Унруха (или иногда просто эффектом Унруха, если вы ограничены во времени), это жутковатое свечение излучения, возникающего из вакуума, напоминает загадочное излучение Хокинга, которое, как считается, окружает черные дыры.

Только в этом случае оно является результатом ускорения, а не гравитации.

Не чувствуете? На это есть веская причина. Чтобы почувствовать даже самые слабые лучи Унруха, нужно двигаться с невозможной скоростью.

Пока что этот эффект остается чисто теоретическим явлением, которое мы не в состоянии измерить. Но это может скоро измениться после открытия, сделанного исследователями из Университета Ватерлоо в Канаде и Массачусетского технологического института (MIT).

Вернувшись к основам, они продемонстрировали, что существует способ стимулировать эффект Унруха, чтобы его можно было изучать непосредственно в менее экстремальных условиях.

В неожиданном повороте они, возможно, также раскрыли секрет превращения материи в невидимую.

Однако настоящим призом будет открытие новых возможностей в экспериментах, направленных на объединение двух мощных, но несовместимых теорий в физике - одна описывает поведение частиц, другая - искривление пространства и времени.

"Теория общей теории относительности и теория квантовой механики в настоящее время все еще несколько противоречат друг другу, но должна существовать объединяющая теория, которая описывает, как все функционирует во Вселенной", - говорит математик Ахим Кемпф из Университета Ватерлоо.

"Мы искали способ объединить эти две большие теории, и эта работа помогает нам приблизиться к этому, открывая возможности для проверки новых теорий с помощью экспериментов".

Эффект Унруха находится прямо на границе квантовых законов и общей теории относительности.

Согласно квантовой физике, атом, сидящий в вакууме в полном одиночестве, должен ждать, пока входящий фотон пронесется через электромагнитное поле и заставит его электроны покачиваться, прежде чем он сможет считать себя освещенным.

Если принять во внимание относительность, есть способ обмануть. Просто ускоряясь, атом может воспринимать мельчайшие колебания в окружающем электромагнитном поле как низкоэнергетические фотоны, преобразованные с помощью своеобразного эффекта Доплера.

Это взаимодействие между относительным опытом волн в квантовом поле и покачиванием электронов атома основывается на общей синхронизации их частот. Любые квантовые эффекты, которые не зависят от времени, обычно игнорируются, поскольку на бумаге они имеют тенденцию уравновешиваться в долгосрочной перспективе.

Вместе с коллегами Вивишеком Судхиром и Барбарой Сода, Кемпф показал, что при ускорении атома эти обычно незначительные условия становятся гораздо более значимыми и могут фактически взять на себя роль доминирующих эффектов.

Пощекотав атом нужным образом, например, с помощью мощного лазера, они показали, что можно использовать эти альтернативные взаимодействия, чтобы заставить движущиеся атомы испытывать эффект Унруха без необходимости больших ускорений.

В качестве бонуса команда также обнаружила, что при правильной траектории ускоряющийся атом может стать прозрачным для входящего света, эффективно подавляя свою способность поглощать или излучать определенные фотоны.

Не говоря уже о научно-фантастических приложениях, выявление способов влияния на способность ускоряющегося атома взаимодействовать с пульсациями в вакууме, возможно, позволит нам найти новые пути, где квантовая физика и общая относительность уступят место новой теоретической базе.

"Более 40 лет эксперименты сдерживались невозможностью исследовать границу раздела квантовой механики и гравитации", - говорит Судхир, физик из Массачусетского технологического института.

"Теперь у нас есть реальная возможность исследовать этот интерфейс в лабораторных условиях. Если мы сможем выяснить некоторые из этих важных вопросов, это может изменить все".

Это исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.