Cientistas da Universidade de Estocolmo e do Instituto Indiano de Educação e Pesquisa Científica (IISER) Mohali delinearam uma estratégia realista para observar uma das ideias mais incomuns da física moderna: o efeito Unruh. Este efeito prevê que os objetos em aceleração sentirão o leve calor do vácuo. Na prática, porém, gerar aceleração suficiente para aquecer diretamente um objeto está muito além do que é possível em experimentos de laboratório. Em vez disso, os investigadores descrevem como este efeito extremamente fraco pode ser transformado em explosões de luz únicas e precisamente cronometradas.
A configuração básica é mais fácil de imaginar do que a física subjacente. Considere uma coleção de átomos colocados entre dois espelhos paralelos. Esses espelhos podem afetar a velocidade com que os átomos liberam luz. Nas condições certas, os átomos já não agem de forma independente, mas brilham juntos, como um coro cantando em uníssono – muito mais alto que a voz do solista. Este fenômeno é chamado de superradiação.
De acordo com o novo estudo, se os átomos sentirem o calor sutil associado ao efeito Unruh, o efeito pode mudar suavemente o seu comportamento. O resultado é que o flash coletivo ocorre um pouco mais cedo do que se os átomos não estivessem acelerando. Este avanço no tempo torna-se um sinal claro e mensurável do efeito Unruh.
Transforme um sussurro em um sinal claro
“Encontramos uma maneira de transformar o sussurro do efeito Unruh em um grito”, disse Akhil Deswal, estudante de doutorado no IISER Mohali. “Ao usar espelhos de alta qualidade cuidadosamente espaçados, tornamos o sinal de fundo comum mais silencioso e a semente acelerada estourou mais cedo e mais limpa.”
Uma vantagem importante desta abordagem é que ela reduz bastante a quantidade de aceleração necessária. Sem espelhos de alta qualidade, a aceleração necessária seria muito maior e muito além dos limites práticos.
Por que o tempo faz a diferença
“O tempo é fundamental”, acrescenta Navdeep Arya, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Estocolmo. “Os coros atômicos não são apenas mais altos, mas também gritam mais cedo se sentirem o leve calor no espaço vazio associado ao efeito Unruh. Esta marca simples em forma de relógio torna mais fácil separar o sinal Unruh do ruído diário.”
Ao focar no momento da ocorrência da luz e não na sua intensidade, o método fornece uma nova maneira de isolar o sinal desejado dos efeitos de fundo que muitas vezes o sobrecarregam.
Conecte experimentos de laboratório à física extrema
Ao resolver um problema de detecção que incomoda os físicos há décadas, a proposta ajuda a preencher a lacuna entre o equipamento padrão de laboratório e os fenômenos normalmente associados a ambientes extremos. Como a aceleração e a gravidade estão intimamente relacionadas, métodos semelhantes baseados no tempo poderiam eventualmente permitir que os cientistas estudassem efeitos quânticos sutis impulsionados pela gravidade na bancada do laboratório.
O estudo, de coautoria de Kinjalk Lochan e Sandeep K. Goyal do IISER Mohali, foi publicado em Cartas de revisão física.
