Des chercheurs de l'université de Stockholm et de l'IISER Mohali ont proposé une méthode pratique pour détecter l'effet Unruh, qui suggère que les objets accélérés perçoivent l'espace vide comme chaud. Leur approche utilise des atomes entre des miroirs pour produire une impulsion lumineuse chronométrée, révélant l'effet par la superradiance. Cette méthode réduit l'accélération nécessaire, rendant le phénomène accessible dans des laboratoires standards.
L'effet Unruh, une prédiction de la théorie quantique des champs, postule qu'un observateur accéléré détecterait un rayonnement thermique faible dans ce qui apparaît comme un vide absolu à un observateur stationnaire. L'observer directement nécessite des accélérations bien au-delà de la portée expérimentale actuelle, mais les scientifiques ont maintenant esquissé une stratégie de détection réalisable.
Dans leur proposition, des atomes sont placés entre deux miroirs parallèles de haute qualité. Ces miroirs modifient l'émission lumineuse des atomes, permettant la superradiance — une émission collective où les atomes se synchronisent comme un chœur, produisant une impulsion lumineuse plus brillante et plus rapide. La chaleur subtile de l'effet Unruh pendant l'accélération avance le timing de cette impulsion, servant de signature détectable.
«Nous avons trouvé un moyen de transformer le murmure de l'effet Unruh en cri», a déclaré Akhil Deswal, étudiant en doctorat à l'IISER Mohali. «En utilisant des miroirs de haute qualité soigneusement espacés, nous rendons les signaux de fond ordinaires plus silencieux tandis que l'impulsion induite par l'accélération sort plus tôt et propre.»
Cette technique réduit considérablement l'accélération nécessaire, car les miroirs amplifient le signal. «Le timing est la clé», a ajouté Navdeep Arya, chercheur postdoctoral à l'université de Stockholm. «Le chœur d'atomes est non seulement plus fort mais crie aussi plus tôt s'ils ressentent la chaleur subtile liée à l'effet Unruh de l'espace vide. Ce simple marqueur horloge peut faciliter la séparation du signal Unruh du bruit quotidien.»
Ce travail, coécrit par Kinjalk Lochan et Sandeep K. Goyal de l'IISER Mohali, relie les expériences de laboratoire aux concepts de physique extrême. Comme l'accélération est liée à la gravité, de telles méthodes pourraient sonder les effets de gravité quantique sur un banc d'essai. Les résultats paraissent dans Physical Review Letters.