Ученые нашли способ уловить квантовое тепло из вакуума

Физики разработали реалистичный метод обнаружения эффекта Унру — загадочного явления, которое было теоретически предсказано на стыке квантовой механики и теории относительности Эйнштейна.

Светлана ЛевченкоАвтор новостей

Эффект Фуллинга-Дэвиса-Унру был предсказан еще в 1970-х годах. Суть его в том, что пустота вовсе не так «пуста», как кажется: в вакууме постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. «Неподвижный наблюдатель не видит ничего, но наблюдатель, испытывающий ускорение, воспринимает их как реальные частицы с тепловым распределением энергии — своего рода «квантовое тепло»», — объясняет профессор Нориюки Хатакенака из Университета Хиросимы. Другими словами, пустота вокруг движущегося с ускорением наблюдателя словно бы «нагревается». Эта идея объединила в себе положения квантовой механики и общей теории относительности, и ее экспериментальное доказательство стало бы важным шагом к единой картине мира.

Проблема заключалась в том, что для возникновения эффекта Унру требуется колоссальное ускорение — порядка 10²⁰ м/с², что недостижимо для современных линейных ускорителей. Необычный способ решения именно этой проблемы придумали японские ученые. Их предложение основано на использовании сверхпроводящих колец с джозефсоновскими переходами, в которых циркулируют так называемые пары «флюксон-антифлюксон». Эти квази-частицы движутся по замкнутым траекториям с огромными эффективными ускорениями, которые позволяют поднять температуру эффекта Унру до нескольких кельвинов — уровня, доступного для определения современными детекторами.

Согласно расчетам, проявлением эффекта станет внезапное расщепление этих пар, которое приводит к измеримому скачку напряжения в сверхпроводящей цепи. Такой макроскопический сигнал будет легко зарегистрировать, а его статистическое распределение даст возможность точно определить «температуру Унру». Ученые отмечают, что подобные скачки вызываются исключительно ускорением системы, что станет убедительным реальным доказательство этого явления.

Физики намерены более детально изучить процессы распада пар и роль квантового туннелирования, чтобы максимально уточнить точность своих измерений. Но уже сейчас они подчеркивают, что предложенный метод не только открывает реальные перспективы экспериментального подтверждения эффекта, но и может найти применение в новых квантовых сенсорах. «Мы надеемся, что наше исследование проложит путь к глубинному пониманию взаимодействия квантовых флуктуаций и пространства-времени. Это шаг не только к проверке старых предсказаний, но и к созданию технологий завтрашнего дня», — отмечают авторы работы.

Ранее ученые разработали чип, который передает квантовые сигналы по обычным оптоволоконным кабелям.

Поделиться