Científicos de la Universidad de Estocolmo y del Instituto Indio de Educación e Investigación Científica (IISER) Mohali han esbozado una técnica práctica para observar uno de los conceptos más inusuales de la física moderna: el efecto Unruh. Este efecto predice que un objeto que acelera (acelera) se sentirá ligeramente más cálido en el espacio vacío. En realidad, sin embargo, crear suficiente aceleración para calentar algo directamente está más allá de lo que los experimentos de laboratorio pueden lograr. En cambio, los investigadores describen cómo este efecto extremadamente débil puede convertirse en un estallido de luz distinto y sincronizado con precisión.
La configuración básica es más fácil de fotografiar que la física subyacente. Considere una colección de átomos colocados entre dos espejos paralelos. Estos espejos pueden afectar la rapidez con la que los átomos emiten luz. En las condiciones adecuadas, los átomos dejan de actuar de forma independiente y, en cambio, emiten luz juntos, como un coro cantando juntos, mucho más fuerte que un solo cantante. Este fenómeno se conoce como superradiancia.
Según el nuevo trabajo, si los átomos experimentan el calentamiento sutil asociado con el efecto Unruh, ese efecto cambia lentamente su comportamiento. El resultado es que el destello colectivo de luz ocurre ligeramente antes que si los átomos no estuvieran acelerando. Esta progresión en el tiempo se convirtió en una señal clara y mensurable del efecto Unruh.
Un susurro se convierte en una señal clara.
“Encontramos una manera de convertir el susurro del efecto Unruh en un grito”, dijo Akhil Deshwal, estudiante de doctorado en IISER Mohali. “Usando espejos de alta calidad cuidadosamente espaciados, silenciamos las señales de fondo comunes mientras que las ráfagas de aceleración llegan temprano y limpiamente”.
Una ventaja importante de este enfoque es que reduce drásticamente la aceleración necesaria. Sin espejos de alta calidad, la aceleración requerida sería demasiado alta y estaría fuera de los límites prácticos.
Por qué el tiempo hace la diferencia
“El momento oportuno es clave”, añadió Navdeep Arya, investigador postdoctoral de la Universidad de Estocolmo. “Un coro de átomos no sólo grita más fuerte sino también antes si perciben el vago calentamiento del espacio relacionado con el efecto Unruh. Ese simple marcador parecido a un reloj puede hacer que sea más fácil distinguir las señales de Unruh del ruido cotidiano”.
Al centrarse en cuándo aparece la luz en lugar de en su intensidad, el método proporciona una nueva forma de aislar la señal deseada de los efectos de fondo que normalmente la abrumarían.
Conectando experimentos de laboratorio con física extrema
Al abordar un problema de detección que ha desafiado a los físicos durante décadas, la propuesta ayuda a reducir la brecha entre los equipos de laboratorio estándar y los fenómenos típicamente asociados con ambientes extremos. Debido a que la aceleración y la gravedad están estrechamente relacionadas, métodos similares basados en el tiempo podrían eventualmente permitir a los científicos estudiar los sutiles efectos cuánticos impulsados por la gravedad, directamente en la mesa del laboratorio.
El estudio, escrito en coautoría por Kinjalk Lochan y Sandeep K Goyal de IISER Mohali, fue publicado en carta de revisión física.
