Эффект Унру. Ученые нашли способ зафиксировать момент на стыке квантовой физики и относительности
Исследователи из Хиросимского университета разработали способ, который может позволить впервые зафиксировать так называемый эффект Унру — явление на грани между квантовой физикой и теорией относительности.
Эффект Унру предполагает, что ускоренный наблюдатель видит в вакууме не пустоту, а частицы с определенной температурой — «квантовое тепло». Стационарный наблюдатель этого не замечает.
«В квантовой теории даже вакуум полон крошечных колебаний энергии, где частицы и античастицы на мгновение возникают и исчезают. Но то, как это воспринимается, зависит от движения наблюдателя. Если он движется с ускорением, то видит их как реальные частицы с тепловым распределением энергии», — пояснил профессор-эмерит Хиросимского университета Нориюки Хатакенака.
Долгое время проверить этот эффект экспериментально было невозможно: нужны были чрезвычайно большие ускорения.
Команда из Хиросимы предложила новый подход. Они использовали так называемые джозефсоновские переходы — сверхпроводящие микросхемы с очень малыми радиусами. Это позволяет создавать круговые движения с огромными эффективными ускорениями и получать «температуру Унру» в несколько кельвинов, которую уже можно измерить современными методами.
«Мы предлагаем реалистичный и чувствительный метод, который позволит впервые экспериментально наблюдать это „фантомное тепло“ ускорения», — отметила доцент Хиросимского университета Харуна Катаяма.
В новой системе квантовые колебания вызывают распад специальных пар в сверхпроводящей цепи. Это проявляется как резкий скачок напряжения — сигнал, который можно легко зафиксировать приборами. Именно эти скачки станут «отпечатком пальца» эффекта Унру.
Исследователи планируют дальше изучать процессы распада этих пар и роль квантового туннелирования.
«В конце концов мы хотим понять, как этот эффект может быть связан с другими квантовыми явлениями. Это поможет приблизиться к созданию единой теории физических законов», — подытожил Хатакенака.
Разработка также открывает перспективы для новых квантовых сенсоров и технологий, которые смогут работать с чрезвычайно слабыми сигналами.
