Temel fizikte araştırmanın önündeki en büyük engel, test edilememesidir.
Hawking ne öngördü?
1974'te Stephen Hawking fizikçileri her konuda şaşırttıDünya, kara deliklerin olay ufuklarındaki aşırı çekim kuvvetinin sanal parçacıklar yaratacağını belirtiyor. Enerjileri bitene ve tamamen buharlaşana kadar bunları yayacaklar.
Hawking devrim niteliğindeki fikrini ortaya atmadan önceTeoriye göre kara delikler, hiçbir parçacığın kaçamayacağı ideal kara nesneler olarak görülüyordu. Ancak fizikçi onların kendi radyasyonuna sahip olduğundan emin. Esas itibarıyla bu, kara deliklerin kendiliğinden yaydığı kuantum bir termal radyasyon sürecidir. Böylece kara deliklerin kütlesi ve dönme enerjileri giderek azalır. Sonuç olarak tamamen ortadan kaybolabilirler.
Unruh etkisi nedir?
Dolu etkisi Davis Unruh ilk kez1970'lerde önerildi. Bu, kuantum alan teorisinin birçok öngörüsünden biridir. Ona göre boş bir boşluk yoktur. Aslında uzayın herhangi bir "cebi" kuantum ölçeğinde sonsuz titreşimlerle doludur. Yeterli enerji verilirse, kendiliğinden parçacık-antiparçacık çiftlerine "patlarlar" ve bu çiftler neredeyse anında birbirlerini yok ederler. Teoriye göre, herhangi bir parçacık (ister madde ister ışık) bu kuantum alanının lokalize bir uyarılmasından ibarettir.
Ortak ne yanları var?
Unruh etkisi boşluğa neden oluyorHızla hızlanan nesnelerin etrafındakiler, onlara parlaklık veren çok sayıda sanal parçacıkla dolu gibi görünüyor. Parçacıkların kara deliklerin kenarlarında kendiliğinden ortaya çıktığı Hawking radyasyonuyla yakından ilişkili olduğundan, bilim insanları uzun süredir bunlardan birini tespit etmeye çalışıyorlardı. diğerinin varlığına dair bir ipucu. Ancak bunu yapmak imkansızdır. Her durumda, fizikçiler daha önce de böyle düşünüyordu.
Bunları kanıtlamak neden zor?
Hawking radyasyonunu test etmeye benzerBir kara delik gerektirdiğinden, Unruh etkisi görülebilen bir parıltı oluşturmak için çok büyük ivmeler gerektirir. Modern teknoloji kullanılarak ölçülemeyecek kadar zayıf olduğu düşünülüyordu.
Kuantum teorisine göre durağan bir atomenerjisini yalnızca gerçek bir foton elektronlarından birini uyardığında artırır. Ancak hızlanan bir atom için kuantum alan dalgalanmaları gerçek fotonlara benzeyebilir. Onun "bakış açısına" göre, atomu ısıtan bir dizi sıcak ışık parçacıkları boyunca hareket edecek. Bu sıcaklık Unruh etkisinin bir işareti olabilir.
Sorun, elde edilecek ivmenin ne olduğudur.Büyük Hadron Çarpıştırıcısında bile imkansız. Bir atom, modern dedektörlerin algılayacağı yeterli ışık yaymak için saniyede katrilyon metre karelik bir kuvvet deneyimlerken, ışık hızına saniyenin milyonda birinden daha kısa sürede hızlanmalıdır.
Basit bir deyişle, bu etkiyi görmek içinkısa bir süre, sadece inanılmaz bir hızlanmaya ihtiyacınız var. İnsanlığın kullanabileceği hızları kullanırsak, Evrenin varlığından daha fazla zaman beklememiz gerekecek.
Bilim adamları hangi deneyi buldular?
Bununla birlikte, fizikçiler nasıl deney yapacaklarını buldular.Yüksek yoğunluklu lazerler kullanarak unruh etkisi. Hızlandırılmış bir parçacık üzerinde hareket ederlerse, etkinin ölçülebilecek kadar artacağı ortaya çıktı. Bilim adamları ayrıca, parçacıkların hızlanmasını ve yavaşlamasını hassas bir şekilde dengeleyerek hızlandırılmış maddeyi şeffaf hale getirmenin mümkün olduğunu keşfettiler.
Nasıl çalışacak?
Kuantum dalgalanmaları yoğunlaşıyorfotonlar sayesinde. Bu, yüksek yoğunluklu lazer ışığının etkisi altında boşlukta hareket etmeye zorlanan bir atomun teorik olarak oldukça düşük ivmelerde bile Unruh etkisine neden olabileceği anlamına gelir. Sorun, atomun aynı zamanda lazer ışığıyla etkileşime girerek onu emebilmesidir. enerji seviyesini arttırıyor. Üretilen ısı sonunda Unruh etkisini azaltacaktır.
Ancak fizikçiler bunu yapmak için bir çözüm buldularfotonlar görünmez. Eğer bir atom, bir foton alanından "geçmek" zorunda kalırsa, o zaman belirli bir frekanstaki fotonları "görmeyebilir", bu da onları neredeyse atom için görünmez hale getirecektir. Sonunda, tüm bu geçici çözümleri sırayla birleştirerek, bilim adamları Unruh etkisini belirli bir ışık frekansında test edebilecekler.
Sonuç nedir?
Deneyi hayata geçirmek kolay olmayacak. Bilim insanları, bir elektronu mikrodalga ışınıyla ışınlayarak ışık hızına çıkaracak bir laboratuvar parçacık hızlandırıcısı inşa edecekler. Etkiyi keşfederlerse, bununla Einstein'ın teorisi arasında bir bağlantı bulacak deneyler yapacaklar. görelilik ve kuantum mekaniği. Bu fizikteki en büyük problemlerden biridir. Ayrıca bilim insanları, Unruh etkisini gözlemleyerek Hawking'in kara delikler konusundaki doğruluğunu da doğrulayacaklar.
Daha fazla oku:
“Bu bilim kurgu”: bilim adamları temelde yeni bir tür kuantum bilgisayar yaratıyor
6.5 nanosaniyede işlem gerçekleştiren ultra hızlı bir kuantum bilgisayar oluşturuldu
Süpergenler nedir ve hayvanları nasıl bu kadar tuhaf yaparlar?