Физики нашли способ превратить квантовое «свечение» пустого пространства в измеримую вспышку

Иллюстрация, созданная с помощью ИИ, предлагаемого эксперимента — разрешённый по времени и сверхизлучительно усиленный эффект Унру. Автор: Навдип Аря

Исследователи из Стокгольмского университета и Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Могали сообщили о практическом способе обнаружить одно из самых странных предсказаний физики — эффект Унру. Согласно ему, ускоряющийся объект будет воспринимать пустое пространство как слегка тёплое. Однако попытка нагреть что-либо с помощью невообразимо быстрого ускорения в лабораторных условиях была нереализуемой. Команда показала, как преобразовать этот крошечный эффект в чёткую, точно синхронизированную вспышку света.

Представьте себе группу атомов между двумя параллельными зеркалами. Эти зеркала могут либо ускорять, либо замедлять излучение света атомами. Когда атомы действуют согласованно, они могут излучать вместе, как хор, — гораздо громче, чем отдельные певцы. Такой коллективный всплеск называется сверхизлучением.

Новое исследование объясняет, как вызванное ускорением «тепло» пустого пространства, если атомы его испытывают, мягко подталкивает их, так что «хоровой» всплеск происходит раньше, чем у неподвижных атомов. Эта более ранняя, чем ожидалось, вспышка становится чистым и легко обнаруживаемым признаком эффекта Унру. Работа, выполненная в соавторстве с Кинджалком Лоханом и Санддипом К. Гоялом из IISER Могали, уже опубликована в журнале Physical Review Letters.

«Мы нашли способ превратить шёпот эффекта Унру в крик, — сказал Ахил Десвал, аспирант IISER Могали. — Используя тщательно расположенные высококачественные зеркала, мы делаем обычные фоновые сигналы тише, в то время как всплеск, вызванный ускорением, появляется раньше и без помех».

Ключевым моментом является то, что предложенный метод требует значительно меньшего ускорения по сравнению с подходом без использования высококачественных зеркал.

«Синхронизация — вот ключ, — добавил Навдип Аря, постдокторант Стокгольмского университета. — Хор атомов не только громче, но и кричит раньше, если они чувствуют слабое тепло пустого пространства, связанное с эффектом Унру. Этот простой, как часы, маркер может облегчить отделение сигнала Унру от повседневного шума».

Теоретически решив проблему обнаружения, стоявшую десятилетиями, эта идея открывает мост между доступными лабораторными устройствами и явлениями, обычно связанными с экстремальными условиями. Поскольку ускорение и гравитация тесно связаны, подобные временные уловки однажды могут помочь исследователям изучать тонкие квантовые эффекты, вызванные гравитацией, — прямо на лабораторном столе.

Дополнительная информация: Akhil Deswal et al, Time-Resolved and Superradiantly Amplified Unruh Effect, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/6z1l-kkmk

Источник: Stockholm University