دوشنبه، 10 آذر ماه 1404 = 01-12 2025
آزمایش غیرممکن؛ دانشمندان راهی برای مشاهده گرما در خلأ کشف کردند
یکی از عجیبترین نظریههای فیزیک کوانتوم پیشبینی میکند که فضای خالی واقعاً خالی و سرد نیست، بلکه برای کسی که با شتاب حرکت میکند، گرم است. این پدیده که به «اثر آنرو» معروف است، دهههاست که ذهن فیزیکدانان را به خود مشغول کرده، زیرا مشاهده آن نیازمند شتابی فراتر از تواناییهای آزمایشگاهی بشر است. اما حالا پژوهشگران دانشگاه استکهلم و مؤسسه IISER هند روشی نبوغآمیز پیشنهاد دادهاند که میتواند این گرمای نامرئی را با استفاده از ابزارهای معمولی آزمایشگاهی آشکار کند.
به زبان ساده اثر آنرو میگوید: «اگر با شتاب خیلی زیاد حرکت کنید، خلأ سرد فضا را گرم احساس خواهید کرد.» طبق نظریه کوانتوم، فضای خالی پر از نوسانات کوانتومی است. برای یک ناظر ساکن این نوسانات خنثی و سرد هستند، اما برای ناظری که شتاب میگیرد، این نوسانات به صورت تابش حرارتی (گرما) دیده میشوند. مشکل اینجاست که برای دیدن گرمایی به اندازه تنها ۱ درجه سانتیگراد، به شتابی فوقالعاده زیاد نیاز است؛ شتابی که تولید آن روی زمین غیرممکن به نظر میرسد.
آزمایش یکی از عجیبترین نظریات فیزیک کوانتوم
براساس گزارش SciTechDaily، محققان بهجای تلاش برای تولید چنین شتاب زیادی راهی برای تقویت سیگنال پیدا کردند. آنها پیشنهاد دادهاند که از اتمها و آینهها استفاده کنند. تصور کنید ردیفی از اتمها بین دو آینه بسیار دقیق قرار گرفتهاند. وقتی این اتمها با هم برهمکنش داشته باشند، نوری هماهنگ و قدرتمند منتشر میکنند که به آن «سوپررادیانس» یا ابرتابش میگویند. این پدیده شبیه زمانی است که اعضای یک گروه کُر باهم و هماهنگ آواز میخوانند و صدایشان بسیار بلندتر از تکخوانها شنیده میشود.
کلید ماجرا در زمان روشنشدن نور برهمکنش اتمهاست. پژوهشگران توضیح میدهند: «اگر اتمها گرمای ناشی از اثر آنرو را حس کنند، تابش نور آنها زودتر از حالت عادی اتفاق میافتد.» درواقع، دانشمندان به جای اندازهگیری مستقیم دما، بهدنبال تغییر در زمانبندی این جرقه نوری میگردند.
این روش پلی بین تجهیزات آزمایشگاهی فعلی و پدیدههایی است که معمولاً فقط در شرایط عجیب (مثل نزدیکی سیاهچالهها) رخ میدهند. از آنجایی که در فیزیک نسبیت، شتاب و گرانش با هم مرتبط هستند، اگر بتوانیم اثر آنرو را در آزمایشگاه ببینیم، درواقع راهی برای بررسی اثرات کوانتومی گرانش پیدا کردهایم. این مسئله میتواند گامی بزرگ به سمت یکی از بزرگترین اهداف فیزیک، یعنی اتحاد مکانیک کوانتوم و نسبیت عام باشد.
به گزارش دیجیاتو، یافتههای این پژوهش در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده است.
English SummaryA peculiar quantum physics theory suggests that empty space is not truly empty or cold but feels warm to someone accelerating. This phenomenon, known as the "Unruh effect," has intrigued physicists for decades, as observing it requires speeds beyond human capability. Researchers from Stockholm University and IISER in India propose a novel method to reveal this invisible heat using standard lab tools.
The Unruh effect states that accelerated observers perceive temporal quantum fluctuations as thermal radiation. Instead of generating extreme acceleration, researchers aim to enhance signals via atoms and mirrors. By arranging atoms between precise mirrors, they can produce synchronized light known as "superradiance." If these atoms detect Unruh heat, the light emission timing alters, allowing indirect temperature measurement. This approach may connect laboratory equipment with phenomena usually seen near black holes, advancing the quest to reconcile quantum mechanics with general relativity.
