Физики создали реалистичный подход к выявлению эффекта Унру — загадочного феномена, который был теоретически предсказан на пересечении квантовой механики и теории относительности Эйнштейна.
Эффект Фуллинга-Дэвиса-Унру был предсказан еще в 1970-х годах. Суть заключается в том, что пустота вовсе не так «пуста», как может показаться: в вакууме постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. «Неподвижный наблюдатель не видит ничего, но наблюдатель, находящийся под ускорением, воспринимает их как реальные частицы с тепловым распределением энергии — своего рода «квантовое тепло», — объясняет профессор Нориюки Хатакенака из Университета Хиросимы. Иными словами, пустота вокруг движущегося с ускорением наблюдателя словно «нагревается». Эта концепция объединяет положения квантовой механики и общей теории относительности, и ее экспериментальное подтверждение стало бы важным шагом к созданию единой картины мира.
Сложность заключалась в том, что для возникновения эффекта Унру требуется колоссальное ускорение — порядка 10²⁰ м/с², что невозможно для современных линейных ускорителей. Необычный способ решения этой проблемы предложили японские исследователи. Их идея основывается 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, что позволяет поднять температуру эффекта Унру до нескольких кельвинов — уровня, доступного для определения современными детекторами.
По расчетам, проявлением эффекта станет внезапное расщепление этих пар, что приведет к измеримому скачку напряжения в сверхпроводящей цепи. Такой макроскопический сигнал будет легко зарегистрировать, а его статистическое распределение позволит точно определить «температуру Унру». Ученые подчеркивают, что подобные скачки возникают исключительно из-за ускорения системы, что станет убедительным реальным доказательством этого явления.
Физики планируют более подробно изучить процессы распада пар и роль квантового туннелирования, чтобы максимально улучшить точность своих измерений. Однако уже сейчас они отмечают, что предложенный метод не только открывает реальные перспективы экспериментального подтверждения эффекта, но и может быть использован в новых квантовых сенсорах. «Мы надеемся, что наше исследование проложит путь к глубокому пониманию взаимодействия квантовых флуктуаций и пространства-времени. Это шаг не только к проверке старых предсказаний, но и к созданию технологий будущего», — подчеркивают авторы исследования.
Фото: hi-tech.mail.ru