@ 2022.05.18 , 19:24

科学家找到一种“作弊”方法,可以用实验来检验神秘的安鲁效应

傅苓-戴维斯-安鲁效应(Fulling–Davies–Unruh effect),是理论预言:一名加速运动的观察者可以观测到惯性观察者无法看到的黑体辐射,即加速运动的观察者会发现自己处在一个温暖的宇宙背景中。

这种来自虚空的怪异辐射光被认为类似于黑洞的霍金辐射。

差别仅在于它是加速度而不是重力的产物。但根据总所周知的等效原理,匀加速的参考系相当于重力场。

那为何我们在地球上感觉不到这种温度呢?因为太微弱了——要想检测到这一效应,需要我们以不可能的速度移动。

目前,安鲁效应仍是一种纯粹的理论预言,远远超出了我们的测量能力。但加拿大滑铁卢大学和麻省理工学院 (MIT) 的研究人员发现,这种情况很快就会改变。

通过回归基础,他们证明了可能有一种方法可以激发安鲁效应,因此可以在不太极端的条件下直接对其进行研究。

在一个意想不到的转折中,他们可能还发现了使物质隐形的秘密。

然而,真正的大奖将是为结合物理学中两种强大但不相容的理论的实验开辟出的新天地。

滑铁卢大学的数学家 Achim Kempf 说:“广义相对论和量子力学理论目前仍然有些矛盾,必须有一个统一的理论来描述宇宙中事物的运作方式。我们一直在寻找将两个重要理论结合起来的方法,这项工作为测试新理论和实验提供机会,帮助我们弥合矛盾。”

安鲁效应正好位于量子定律和广义相对论的边界上。

根据量子物理学,真空中的单原子需要等待传入的光子在电磁场中产生涟漪,并让其电子摇晃一下,然后才能获得能量。

如果我们考虑相对论,就有一种作弊的方法。通过简单地加速,借助一种多普勒效应,原子可以在周围的电磁场中以低能光子的形式经历最小的能量扰动。

量子场中波与原子电子的振动之间的相互作用依赖于它们频率的重叠时间。任何不依赖于时间的量子效应通常都会被忽略,因为在纸面上从长远来,它们看往往会被抵消。

Kempf 与同事 Vivishek Sudhir 和 Barbara Soda 一起表明,当一个原子被加速时,这些通常可以忽略不计的条件变得更加重要,并且实际上可以成为主导效应。

通过以正确的方式(例如使用强大的激光)刺激原子,他们表明可以利用这些原本被忽略的相互作用使移动的原子在不需要大加速度的情况下体验安鲁效应。

作为奖励,该团队还发现,在正确的轨迹下,加速的原子可能会变得对入射光透明,从而有效地抑制其吸收或发射某些光子的能力。

撇开科幻应用不谈,通过确定影响加速原子在真空中参与涟漪的能力,我们有可能想出新的方法来找到量子物理学和广义相对论让位于新的理论框架的切入点.

“40 多年来,由于无法探索量子力学和引力的交界面,实验一直受到阻。”麻省理工学院的物理学家 Sudhir 说。

“我们在这里有一个可行的选择,可以在实验室环境中探索这个界面。如果我们能弄清楚其中一些大问题,它可能会改变一切。”

这项研究发表在《物理评论快报》上。

https://www.sciencealert.com/physicists-find-a-way-to-test-the-strange-glow-generated-by-traveling-at-warp-speed


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