Головною перешкодою для проведення досліджень у галузі фундаментальної фізики є неможливість перевірки
Що передбачав Хокінг?
У 1974 році Стівен Хокінг здивував фізиків усього світу, заявивши, що екстремальна гравітаційна сила на горизонтах подій чорних дірВони будуть випускати їх до тих пір, поки не виснажаться.енергії і повністю випарується.
До того, як Хокінг висунув свою революційну теорію, чорні діри вважалися ідеальними чорними об'єктами, з яких не можуть виходити жодні частинкиОднак фізик упевнений, що у них є своя радіація.По суті, це квантовий процес теплового випромінювання, який спонтанно випромінюють чорні діри.Таким чином, маса чорних дір, енергія їх обертання, поступово зменшується.В результаті вони можуть повністю зникнути.
Що таке ефект Унру?
Ефект Фуллінга-Девіса-Унруха вперше був запропонований в 1970-х роках.Це одне з багатьох передбачень квантової теорії поля.Фактично , кожна «кишеня» космосу заповнена нескінченними вібраціями в квантовому масштабі.Якщо їм дати достатньо енергії, вони спонтанно «вибухнуть» на пари частинка-античастинка, які майже відразу анігілюютьЗгідно з теорією, будь-яка частинка , будь то матерія або світло , є просто локалізованим збудженням цього квантового поля.
Що мають спільного?
Ефект Унру призводить до того, що простірнавколо об'єктів, що швидко прискорюються, здається заповненим безліччю віртуальних частинок, які надають їм сяйва. Оскільки він тісно пов'язаний з випромінюванням Хокінга, при якому частки спонтанно з'являються на краях чорних дірок, вчені давно прагнуть виявити одне з них як натяк на існування іншого. Але зробити це неможливо. У всякому разі, так фізики вважали раніше.
Чому їх важко довести?
Подібно до того, як для перевірки випромінювання Хокінгапотрібна чорна діра, ефект Унру вимагає величезних прискорень, щоб з'явилося світіння, яке можна помітити. Вважалося, що він настільки слабкий, що його неможливо виміряти за допомогою сучасних технологій.
Згідно з квантовою теорією, нерухомий атом можезбільшити свою енергію тільки коли реальний фотон порушить один з його електронів. Однак для атома флуктуації квантового поля, що прискорюється, можуть «виглядати» як справжні фотони. З його «точки зору», він буде рухатися крізь скупчення теплих світлових частинок, які нагрівають атом. Це тепло може бути очевидною ознакою ефекту Унру.
Проблема у тому, що таке прискорення отриматинеможливо навіть на Великому адронному колайдері. Атом повинен розігнатися до швидкості світла менш ніж за мільйонну частку секунди, відчуваючи при цьому силу в квадрильйон метрів за секунду в квадраті, щоб дати достатнє свічення, яке зафіксують сучасні детектори.
Простими словами, щоб побачити цей ефект закороткий проміжок часу, потрібне просто неймовірне прискорення. Якщо використовувати доступні людству швидкості, то доведеться чекати більше часу, ніж існує Всесвіт.
Який експеримент вигадали вчені?
Однак фізики придумали, як експериментувати зефектом Унру за допомогою високоінтенсивних лазерів Виявилося, що й впливати ними на прискорену частинку, то ефект посилиться настільки, що його вдасться заміряти. Також вчені виявили, що можна зробити прискорену матерію прозорою, якщо делікатно врівноважити прискорення та уповільнення часток.
Як він працюватиме?
Квантові флуктуації стають щільнимиблагодаря фотонам. Значит, атом, вынужденный двигаться в вакууме под воздействием света высокоинтенсивного лазера, теоретически может вызвать эффект Унру даже при довольно малых ускорениях. Проблема том, что атом может заодно взаимодействовать с лазерным светом, поглощая его, повышая таким образом его уровень энергии. Выделяемое тепло в итоге заглушит эффект Унру.
Но физики придумали решение — сделать фотони невидимими. Якщо атому доводиться «продиратися» через поле фотонів, то нехай він «не побачить» фотони певної частоти, що зробить їх практично невидимими для атома. В результаті, послідовно об'єднуючи всі ці обхідні шляхи, вчені зможуть перевірити ефект Унру на конкретній частоті світла.
Що в підсумку?
Втілити експеримент у життя буде непросто. Вчені побудують лабораторний прискорювач частинок, який розжене електрон до швидкості світла, опромінюючи його мікрохвильовим променем. Якщо вони виявлять ефект, то проведуть з ним експерименти, які знайдуть зв'язок між теорією відносності Ейнштейна і квантовою механікою. Це одна з найбільших проблем фізики. Крім того, спостерігаючи ефект Унру, вчені підтвердять і правоту Хокінга про чорні діри.
Читати далі:
Це наукова фантастика: вчені створюють принципово новий тип квантових комп'ютерів
Створено надшвидкий квантовий комп'ютер, який виконує операцію за 6,5 наносекунд.
Що таке супергени і як вони роблять тварин такими дивними