Cientistas da Universidade de Estocolmo e do Instituto Indiano de Educação e Pesquisa Científica (IISER) Mohali delinearam uma técnica prática para observar um dos conceitos mais incomuns da física moderna: o efeito Unruh. Este efeito prevê que um objeto que está acelerando (acelerando) se sentirá ligeiramente mais quente no espaço vazio. Na realidade, porém, criar aceleração suficiente para aquecer algo diretamente está além do que os experimentos de laboratório podem alcançar. Em vez disso, os investigadores descrevem como este efeito extremamente fraco pode ser convertido numa explosão de luz distinta e precisamente cronometrada.
A configuração básica é mais fácil de fotografar do que a física subjacente. Considere uma coleção de átomos colocados entre dois espelhos paralelos. Esses espelhos podem afetar 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 coro cantando junto – muito mais alto do que um único cantor. Este fenômeno é conhecido como superradiância.
De acordo com o novo trabalho, se os átomos experimentarem o aquecimento subtil associado ao efeito Unruh, esse efeito muda lentamente o seu comportamento. O resultado é que o flash coletivo de luz ocorre um pouco mais cedo do que se os átomos não estivessem acelerando. Esta progressão no tempo tornou-se um sinal claro e mensurável do efeito Unruh.
Um sussurro se transforma em um sinal claro
“Encontramos uma maneira de transformar o sussurro do efeito Unruh em um grito”, disse Akhil Deshwal, estudante de doutorado no IISER Mohali. “Usando espelhos de alta qualidade cuidadosamente espaçados, silenciamos os sinais de fundo comuns enquanto as rajadas semeadas por aceleração chegam cedo e de forma limpa.”
Uma vantagem importante desta abordagem é que ela reduz drasticamente a quantidade de aceleração necessária. Sem espelhos de alta qualidade, a aceleração necessária seria demasiado elevada e ultrapassaria os limites práticos.
Por que o tempo faz a diferença
“O tempo é fundamental”, acrescentou Navdeep Arya, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Estocolmo. “Um coro de átomos não apenas grita mais alto, mas também mais cedo, se sentir o vago aquecimento do espaço relacionado ao efeito Unruh. Esse simples marcador semelhante a um relógio pode tornar mais fácil distinguir os sinais Unruh do ruído cotidiano.”
Ao focar em quando a luz aparece e não em quão intensa ela é, o método fornece uma nova maneira de isolar o sinal desejado dos efeitos de fundo que normalmente o sobrecarregariam.
Conectando experimentos de laboratório com física extrema
Ao abordar um problema de detecção que desafia os físicos há décadas, a proposta ajuda a diminuir a lacuna entre o equipamento padrão de laboratório e os fenómenos normalmente associados a ambientes extremos. Como a aceleração e a gravidade estão intimamente ligadas, métodos semelhantes baseados no tempo poderão eventualmente permitir aos cientistas estudar os efeitos quânticos subtis impulsionados pela gravidade – mesmo na bancada do laboratório.
O estudo, de coautoria de Kinjalk Lochan e Sandeep K Goyal do IISER Mohali, foi publicado em Carta de revisão física.
