agosto 9, 2022

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Los físicos han creado una forma de ver el elusivo ‘efecto Unruh’ en el laboratorio

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Imagen del artículo titulado Los físicos han creado una forma de ver el escurridizo 'Efecto Unruh' en el laboratorio

Ilustración: Carlos Gustavo

Un equipo de físicos afirma haber descubrieron dos propiedades de la materia acelerada que creen que podrían hacer visible un tipo de radiación nunca antes visto. el recién descrito Las propiedades significan que la observación de la radiación, llamada efecto Unruh, podría ocurrir en un experimento de laboratorio de escritorio.

El efecto Unruh en la naturaleza teóricamente requeriría una cantidad ridícula de aceleración para ser visibley debido a que solo es visible desde la perspectiva del objeto que acelera en el vacío, es esencialmente imposible de ver. Pero gracias a los avances recientes, podría 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 se puede observar directamente. La primera es que el efecto se puede estimular, lo que significa que el efecto normalmente débil se puede dibujar para 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, llamado así por los físicos que propusieron su existencia en la década de 1970) es un fenómeno predicho por la teoría cuántica de campos, que establece que una entidad (ya sea una partícula o una nave espacial) que acelera en brillará un vacío, aunque este resplandor nono ser vistoser capaz de cualquier observador externo que no esté también acelerando en el vacío.

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

Hay algunas razones por las que el efecto Unruh nunca se ha observado directamente. Por un lado, el efecto requiere una cantidad absurda de aceleración lineal para que ocurra; para alcanzar una temperatura de 1 kelvin, a la cual el observador acelerado vería un resplandor, el observador habría que acelerarCaminando en 100 quintillones de metros por segundo al cuadrado. El brillo del efecto Unruh es térmico; si un objeto está acelerando más rápido, la temperatura de brillo estará más caliente.

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

«Nos gustaría construir un experimento dedicado que pudiera detectar sin ambigüedades el efecto Unruh y, posteriormente, 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, en realidad son grupos de partículas las que se aceleran, lo que significa que inferir el efecto Unruh extremadamente sutil en medio de 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 prevé que la radiación de Hawking sea emitida por agujeros negros, como estos dos fotografiados por el Event Horizon Telescope.

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

La esencia del experimento propuesto es estimular el efecto Unruh en un ambiente de laboratorio, utilizando un átomo como detector del efecto Unruh. Al disparar un solo átomo con fotones, el equipo elevaría la partícula a un estado de mayor energía, y su transparencia inducida por la aceleración silenciaría la partícula para cualquier ruido cotidiano que eclipsara la presencia del efecto Unruh.

Al pinchar la partícula con un láser, «aumentará la probabilidad de ver el efecto Unruh, y la probabilidad aumenta según la cantidad de fotones que tenga en el campo», dijo Šoda. «Y ese número podría ser enorme, dependiendo de qué tan fuerte sea el láser que tengas”. En otras palabras, porque los investigadores pudieron hacerlo bien una partícula con un cuatrillón PAGShotones, aumentan la probabilidad de que ocurra el efecto Unruh en 15 órdenes de magnitud.

Como el efecto Unruh es análogo a la radiación de Hawking en muchos aspectos, 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 hacia comprender mejor el brillo teorizado alrededor de los agujeros negros.

Por supuesto, estos hallazgos 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 este experimento se llevará a cabo, sin embargo, queda por verse.

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