Cientistas da Universidade de Estocolmo e do Instituto Indiano de Ciência e Educação Pesquisa (IISER) Mohali delinearam uma estratégia realista para observar uma das ideias mais incomuns da física moderna: o efeito Unruh. Esse efeito prevê que um objeto que está acelerando experimentaria o espaço vazio como ligeiramente quente. Na prática, no entanto, produzir aceleração suficiente para aquecer algo diretamente está muito além do que os experimentos de laboratório podem alcançar. Em vez disso, os pesquisadores descrevem como esse efeito extremamente fraco poderia ser transformado em um destacado e precisamente cronometrado surto de luz.
A configuração básica é mais fácil de imaginar do que a física subjacente. Considere um conjunto de átomos colocados entre dois espelhos paralelos. Esses espelhos podem influenciar a rapidez com que os átomos emitem luz. Sob as condições certas, os átomos param de agir de forma independente e, em vez disso, emitem luz juntos, como um coral cantando em uníssono – muito mais alto do que cantores solo. Esse fenômeno é conhecido como superradiância.
De acordo com o novo trabalho, se os átomos experimentarem o calor sutil associado ao efeito Unruh, essa influência altera suavemente seu comportamento. O resultado é que o flash coletivo de luz ocorre um pouco mais cedo do que ocorreria se os átomos não estivessem acelerando. Esse avanço no tempo torna-se um sinal claro e mensurável do efeito Unruh.
Transformando um Sussurro em um Sinal Claro
“Descobrimos uma forma de transformar o sussurro do efeito Unruh em um grito,” disse Akhil Deswal, um aluno de doutorado do IISER Mohali. “Usando espelhos de alta qualidade espaçados cuidadosamente, tornamos os sinais de fundo comuns mais silenciosos enquanto o surto gerado pela aceleração aparece mais cedo e limpo.”
Uma vantagem importante dessa abordagem é que ela reduz dramaticamente a quantidade de aceleração necessária. Sem espelhos de alta qualidade, a aceleração requerida seria muito maior e bem além dos limites práticos.
Por Que a Cronometragem Faz a Diferença
“O tempo é a chave,” acrescentou Navdeep Arya, um pesquisador pós-doutorado na Universidade de Estocolmo. “O coral de átomos não só é mais alto, mas também grita mais cedo se sentir o calor sutil relacionado ao efeito Unruh do espaço vazio. Esse simples marcador semelhante a um relógio pode facilitar a separação do sinal Unruh do ruído cotidiano.”
Ao focar em quando a luz aparece em vez de 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 enfrentar um problema de detecção que desafiou físicos por décadas, a proposta ajuda a estreitar a lacuna entre equipamentos de laboratório padrão e fenômenos geralmente associados a ambientes extremos. Uma vez que aceleração e gravidade estão intimamente ligadas, métodos semelhantes baseados no tempo poderiam eventualmente permitir que os cientistas estudassem efeitos quânticos delicados impulsionados pela gravidade – diretamente na bancada do laboratório.
A pesquisa, coautoria de Kinjalk Lochan e Sandeep K. Goyal do IISER Mohali, foi publicada na Physical Review Letters.
