Forskare från Stockholms universitet och IISER Mohali har föreslagit ett praktiskt sätt att detektera Unruh-effekten, som antyder att accelererande objekt uppfattar tomt rum som varmt. Deras metod använder atomer mellan speglar för att skapa en tidsstyrd ljusblixt, som avslöjar effekten genom superradianse. Denna metod sänker den nödvändiga accelerationen och gör fenomenet tillgängligt i vanliga labb.
Unruh-effekten, en förutsägelse från kvantfältteorin, innebär att en accelererande observatör skulle upptäcka svag termisk strålning i det som framstår som vakuum för en stillastående observatör. Att observera den direkt kräver accelerationer långt bortom dagens experimentella räckvidd, men forskare har nu skisserat en genomförbar detektionsstrategi.
I deras förslag placeras atomer mellan två högkvalitativa parallella speglar. Dessa speglar förändrar atomernas ljusemission och möjliggör superradianse – en kollektiv emission där atomer synkroniseras som en kör och producerar en ljusare och snabbare blixt. Den subtila värmen från Unruh-effekten under acceleration förskjuter denna blixts timing och fungerar som en detekterbar signatur.
"Vi har hittat ett sätt att förvandla Unruh-effektens viskning till ett skrik", säger Akhil Deswal, doktorand vid IISER Mohali. "Genom att använda noga placerade högkvalitativa speglar gör vi vanliga bakgrundssignaler tystare medan accelerationsdrivna blixten kommer tidigt och ren."
Tekniken minskar den nödvändiga accelerationen dramatiskt eftersom speglarna förstärker signalen. "Timing är nyckeln", tillägger Navdeep Arya, postdoc vid Stockholms universitet. "Atomkören är inte bara högre utan skriker också tidigare om de känner den svaga Unruh-relaterade värmen i tomrummet. Den enkla klockliknande markören kan underlätta separationen av Unruh-signalen från vardagligt brus."
Arbetet, som är medförfattat av Kinjalk Lochan och Sandeep K. Goyal vid IISER Mohali, bygger bro mellan labbexperiment och extrema fysikkoncept. Eftersom acceleration hänger ihop med gravitation kan sådana metoder undersöka kvantgravitationseffekter på ett labb bord. Resultaten publiceras i Physical Review Letters.