Físicos encontraram uma maneira de ver o calor no espaço vazio
Cientistas da Universidade de Estocolmo e do Instituto Indiano de Educação e Pesquisa Científica (IISER) Mohali delinearam uma estratégia realista para observar uma das ideias mais incomuns da física moderna: o efeito Unruh. Este efeito prevê que um objeto que está acelerando (acelerando) experimentaria o espaço vazio como ligeiramente quente. Na prática, porém, produzir aceleração suficiente para aquecer algo diretamente está muito além do que os experimentos de laboratório podem alcançar. Em vez disso, os investigadores descrevem como este efeito extremamente fraco pode ser transformado numa explosão de luz distinta e precisamente cronometrada.
A configuração básica é mais fácil de imaginar do que a física subjacente. Considere uma coleção de átomos colocados entre dois espelhos paralelos. Esses espelhos podem influenciar a rapidez com que os átomos liberam luz. Sob as condições certas, os átomos param de agir de forma independente e em vez disso emitem luz juntos, como um coro cantando em uníssono – muito mais alto do que cantores solo. Este fenômeno é conhecido como superradiância.
De acordo com o novo trabalho, se os átomos experimentam o calor subtil associado ao efeito Unruh, essa influência muda suavemente o seu comportamento. O resultado é que o flash coletivo de luz ocorre um pouco mais cedo do que aconteceria se os átomos não estivessem acelerando. Este avanço no tempo torna-se um sinal claro e mensurável do efeito Unruh.
Transformando um sussurro em um sinal claro
“Encontramos uma maneira de transformar o sussurro do efeito Unruh em um grito”, disse Akhil Deswal, estudante de doutorado no IISER Mohali. “Ao usar espelhos de alta qualidade cuidadosamente espaçados, tornamos os sinais de fundo comuns mais silenciosos, enquanto a explosão semeada pela aceleração sai cedo e limpa.”
Uma vantagem importante desta abordagem é que ela reduz drasticamente a quantidade de aceleração necessária. Sem espelhos de alta qualidade, a aceleração necessária seria muito maior e muito além dos limites práticos.
Por que o tempo faz a diferença
“O tempo é a chave”, acrescentou Navdeep Arya, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Estocolmo. “O coro de átomos não é apenas mais alto, mas também grita mais cedo se sentirem o leve calor do espaço vazio relacionado ao efeito Unruh. Esse simples marcador em forma de relógio pode tornar mais fácil separar o sinal Unruh do ruído diário.”
Ao focar em quando a luz aparece e não em quão intensa ela é, o método oferece uma nova maneira de isolar o sinal desejado dos efeitos de fundo que normalmente o sobrecarregam.
Conectando experimentos de laboratório à física extrema
Ao abordar um problema de detecção que desafia os físicos há décadas, a proposta ajuda a diminuir a lacuna entre o equipamento padrão de laboratório e os fenómenos normalmente associados a ambientes extremos. Dado que a aceleração e a gravidade estão intimamente ligadas, métodos semelhantes baseados no tempo poderão eventualmente permitir aos cientistas estudar delicados efeitos quânticos impulsionados pela gravidade – mesmo na bancada do laboratório.
A pesquisa, em coautoria com Kinjalk Lochan e Sandeep K. Goyal do IISER Mohali, foi publicada em Cartas de revisão física.
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