研究人員開發了一種觀察量子真空的新理論,該理論可能會導致對黑洞行為的新見解。
安魯效應結合了量子化學和相對論。 到目前為止,還無法檢測或觀察到它量子物理學第三定律觀察者,但現在,由格拉斯哥研究所領導的一個團隊進行的新研究揭示了如何使用聲音粒子來做到這一點。 該團隊的研究已發表在《物理評論快報》上。
安魯效應表明,如果你以極高的加速度飛過量子真空,真空看起來就不再像真空了:它看起來像一盆充滿粒子的冷水。 這些現象與黑洞的霍金輻射密切相關。
薩里學院黑洞實驗室的一組研究人員與英國羅馬尼亞學院和維也納理工學院合作表明,與其研究粒子在加速時突然變得可見的空白空間,不如研究二維云. 超冷原子(玻色-愛因斯坦會聚),其中聲音粒子、聲子在無聲子真空中對加速觀察者可見。 聲音不是由儀表發出的,而是由于加速而看到的聲音(未加速的儀表永遠聽不到任何聲音)。
真空飽和粒子
愛因斯坦相對論的基本思想之一是探測結果可能取決于觀察者的運動狀態。 時鐘的滴答聲有多快? 一個物體有多長? 光的波長是多少? 對此沒有單一的答案,結果是相對的,取決于觀察者交流的速度。 還有,某個空間是否為空的問題呢? 至少應該有兩個觀察員同意這一點嗎?
不,因為在一個觀察者看來是完美真空的東西在另一個觀察者看來可能是一團湍流的粒子和輻射云。 安魯效應由威廉·安魯 ( Unruh) 于 1976 年發現,指出對于加速強烈的觀察者而言,真空具有一定的濕度。 這是由于所謂的虛粒子,它還對其他重要效應負責,例如霍金輻射導致黑洞蒸發。
“如 Unruh 所描述的那樣,直接觀察 Unruh 效應對我們來說明天將是完全不可能的,”來自格拉斯哥研究所的 TU Wien 的 ESbas 研究員 Erne 博士解釋說。 幾個月前。 “你需要一種在幾毫秒內加速到接近光速的檢測設備,可以看到微小的安魯效應——這對我們來說很難做到。” 但是還有另一種方法可以理解這些奇怪的效果:使用所謂的量子模擬裝置。
量子模擬器
“量子化學的許多定理都是通用的。它們可以證明出現在非常不同的系統中。相同的公式可以用來解釋完全不同的量子系統,”維也納理工學院的 J? 說。 “這意味著你可以經常研究不同的量子系統,以了解有關特定量子系統的重要信息。”
“用一個系統模擬另一個系統對于理解黑洞非常有用,因為真正的黑洞實際上很難進入,”黑洞實驗室的 Cisco 博士指出。 “相比之下,模擬黑洞很容易在實驗室中形成。” ”
安魯效應也是如此:如果由于實際原因無法證明原始版本,則可以創建另一個量子系統并進行測試以查看那里的效果。
原子云和激光束
正如粒子在真空中是“擾動”一樣,在玻色-愛因斯坦凝聚態中也存在擾動,微小的不規則性(聲波)以波浪的形式傳播開來。 如今天所示,這些不規則應該可以用特殊的激光束檢測到。 使用特殊的方法,雖然與激光相互作用,但玻色凝聚物受檢測的影響較小。
J?加速運動的原子,所以你應該能夠測量靜止時看不到的擾動,就像真空中加速的觀察者會感覺到靜止的觀察者不會感受到的熱浴一樣。”
格拉斯哥學院黑洞實驗室主任柯文天爵士說:“直到現在,昂魯效應一直是一個具體的概念,許多人早就放棄了實驗驗證的希望。將粒子監視器納入量子領域的可能性模擬將使我們對難以通過實驗獲得的理論模型有了新的認識。”
格拉斯哥學院已經在進行初步計劃量子物理學第三定律觀察者,使用超流氦進行一個版本的實驗。 “這是可能的,但非常耗時,而且我們需要克服一些技術障礙,”J? 解釋道。 “然而,這將是了解以前被認為在實踐中難以觀察到的重要影響的絕佳方式。”