科學家找到一種「作弊」方法,可以用實驗來檢驗神秘的安魯效應

2022-05-19     煎蛋

原標題:科學家找到一種「作弊」方法,可以用實驗來檢驗神秘的安魯效應

傅苓-戴維斯-安魯效應(Fulling–Davies–Unruh effect),是理論預言:一名加速運動的觀察者可以觀測到慣性觀察者無法看到的黑體輻射,即加速運動的觀察者會發現自己處在一個溫暖的宇宙背景中。

這種來自虛空的怪異輻射光被認為類似於黑洞的霍金輻射。

差別僅在於它是加速度而不是重力的產物。但根據總所周知的等效原理,勻加速的參考系相當於重力場。

那為何我們在地球上感覺不到這種溫度呢?因為太微弱了——要想檢測到這一效應,需要我們以不可能的速度移動。

目前,安魯效應仍是一種純粹的理論預言,遠遠超出了我們的測量能力。但加拿大滑鐵盧大學和麻省理工學院 (MIT) 的研究人員發現,這種情況很快就會改變。

通過回歸基礎,他們證明了可能有一種方法可以激發安魯效應,因此可以在不太極端的條件下直接對其進行研究。

在一個意想不到的轉折中,他們可能還發現了使物質隱形的秘密。

然而,真正的大獎將是為結合物理學中兩種強大但不相容的理論的實驗開闢出的新天地。

滑鐵盧大學的數學家 Achim Kempf 說:「廣義相對論和量子力學理論目前仍然有些矛盾,必須有一個統一的理論來描述宇宙中事物的運作方式。我們一直在尋找將兩個重要理論結合起來的方法,這項工作為測試新理論和實驗提供機會,幫助我們彌合矛盾。」

安魯效應正好位於量子定律和廣義相對論的邊界上。

根據量子物理學,真空中的單原子需要等待傳入的光子在電磁場中產生漣漪,並讓其電子搖晃一下,然後才能獲得能量。

如果我們考慮相對論,就有一種作弊的方法。通過簡單地加速,藉助一種都卜勒效應,原子可以在周圍的電磁場中以低能光子的形式經歷最小的能量擾動。

量子場中波與原子電子的振動之間的相互作用依賴於它們頻率的重疊時間。任何不依賴於時間的量子效應通常都會被忽略,因為在紙面上從長遠來,它們看往往會被抵消。

Kempf 與同事 Vivishek Sudhir 和 Barbara Soda 一起表明,當一個原子被加速時,這些通常可以忽略不計的條件變得更加重要,並且實際上可以成為主導效應。

通過以正確的方式(例如使用強大的雷射)刺激原子,他們表明可以利用這些原本被忽略的相互作用使移動的原子在不需要大加速度的情況下體驗安魯效應。

作為獎勵,該團隊還發現,在正確的軌跡下,加速的原子可能會變得對入射光透明,從而有效地抑制其吸收或發射某些光子的能力。

撇開科幻應用不談,通過確定影響加速原子在真空中參與漣漪的能力,我們有可能想出新的方法來找到量子物理學和廣義相對論讓位於新的理論框架的切入點.

「40 多年來,由於無法探索量子力學和引力的交介面,實驗一直受到阻。」麻省理工學院的物理學家 Sudhir 說。

「我們在這裡有一個可行的選擇,可以在實驗室環境中探索這個介面。如果我們能弄清楚其中一些大問題,它可能會改變一切。」

這項研究發表在《物理評論快報》上。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-my/8bcdfcdc4f734e3549b77fe8be08d89d.html