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물리학자들은 실험실에서 파악하기 힘든 ‘운루 효과’를 확인하는 방법을 고안했습니다.

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물리학자들이 실험실에서 파악하기 힘든 '운루 효과'를 보는 방법을 고안했다는 제목의 기사에 대한 이미지

삽화: 칼 구스타프손

물리학자 팀은 다음과 같이 말합니다. 그들은 이전에 볼 수 없었던 유형의 방사선을 볼 수 있다고 믿는 가속 물질의 두 가지 속성을 발견했습니다. 새롭게 설명된 속성은 Unruh 효과라고 하는 방사선 관찰이 탁상용 실험실 실험에서 발생할 수 있음을 의미합니다.

자연의 Unruh 효과는 이론적으로 볼 수 있는 엄청난 양의 가속이 필요합니다.그리고 진공 상태에서 가속하는 물체의 관점에서만 볼 수 있기 때문에 본질적으로 볼 수 없습니다. 그러나 최근의 발전 덕분에 실험실 실험에서 Unruh 효과를 목격하는 것이 가능해졌습니다.

새로운 연구에서 과학자 팀은 Unruh 효과가 직접 관찰될 수 있음을 의미할 수 있는 양자장의 이전에 알려지지 않은 두 가지 측면을 설명했습니다. 첫 번째는 효과가 자극될 수 있다는 것인데, 이는 일반적으로 약한 효과가 특정 조건에서 더 잘 보이도록 유인될 수 있음을 의미합니다. 두 번째 현상은 충분히 여기된 가속 원자가 투명해질 수 있다는 것입니다. 팀의 연구는 출판 이번 봄 Physical Review Letters에서.

Unruh 효과(또는 Fulling-Davies-Unruh 효과, 1970년대에 그 존재를 처음 제안한 물리학자의 이름)는 양자장 이론에서 예측되는 현상으로, 입자 또는 우주선 ) 진공 상태에서 가속하면 빛날 것입니다.교수형도대체 진공 상태에서도 가속되지 않는 외부 관찰자.

연구의 주저자이자 워털루 대학의 물리학자인 Barbara Šoda는 화상 통화에서 “가속도 유도 투명도가 의미하는 바는 Unruh 효과 감지기가 움직임의 특성으로 인해 일상적인 전환에 투명하게 만든다는 것입니다.”라고 말했습니다. 기즈모도와 함께. 블랙홀의 중력이 입자를 끌어당길 때 호킹 복사가 방출되는 것처럼 물체가 우주에서 가속할 때 운루 효과가 방출됩니다.

Unruh 효과가 직접적으로 관찰된 적이 없는 몇 가지 이유가 있습니다. 하나는 효과가 발생하려면 엄청난 양의 선형 가속이 필요합니다. 가속하는 관찰자가 빛을 볼 수 있는 1 켈빈의 온도에 도달하기 위해 관찰자는 가속화되어야 할 것이다초당 1000000000000000000 제곱 미터. Unruh 효과의 빛은 열적입니다. 물체가 더 빨리 가속되면 광선의 온도 더 따뜻할 것입니다.

Unruh 효과를 관찰하는 이전 방법 제안되었다. 하지만 이것은 팀은 결과 덕분에 효과를 관찰할 수 있는 강력한 기회가 있다고 생각합니다. 양자장의 성질에 대해.

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“우리는 Unruh 효과를 명확하게 감지할 수 있는 전용 실험을 구축하고 나중에 다양한 관련 측면을 연구하기 위한 플랫폼을 제공하고 싶습니다”라고 MIT의 물리학자이자 최근 연구의 공동 저자인 Vivishek Sudhir가 말했습니다. “명확한 것은 여기서 핵심 형용사입니다. 입자 가속기에서 가속되는 것은 실제로 입자 뭉치입니다. 즉, 뭉치의 입자 사이의 다양한 상호 작용 중에서 매우 미묘한 Unruh 효과를 추론하는 것이 매우 어려워집니다.”

Sudhir는 “어떤 의미에서, 우리는 입자 가속기의 목적이 아닌 잘 식별된 단일 가속 입자의 특성을 보다 정확하게 측정할 필요가 있습니다.”라고 결론지었습니다.

호킹 복사는 이벤트 호라이즌 망원경으로 촬영한 이 두 블랙홀과 같은 블랙홀에서 방출될 것으로 예상됩니다.

호킹 복사는 이벤트 호라이즌 망원경으로 촬영한 이 두 블랙홀과 같은 블랙홀에서 방출될 것으로 예상됩니다.
영상: EHT 협업

그들이 제안한 실험의 핵심은 원자를 Unruh 효과 검출기로 사용하여 실험실 환경에서 Unruh 효과를 자극하는 것입니다. 단일 원자를 광자로 폭파함으로써 팀은 입자를 더 높은 에너지 상태로 끌어올리고 가속으로 인한 투명도는 Unruh 효과의 존재를 흐리게 하는 일상적인 소음에 대해 입자를 음소거합니다.

입자에 레이저를 쏘면 “Unruh 효과를 볼 확률이 증가하고 현장에 있는 광자의 수에 따라 확률이 증가합니다”라고 Šoda는 말했습니다. “그리고 그 숫자는 얼마나 강력한 레이저를 가지고 있느냐에 따라 엄청날 수 있습니다.” 다시 말해, 연구자들이 공격할 수 있기 때문에 입자 천조 hotons, 그들은 Unruh 효과가 발생할 가능성을 15배 증가시킵니다.

운루 효과는 여러 면에서 호킹 복사와 유사하기 때문에 연구자들은 최근에 기술한 두 가지 양자장 특성이 호킹 복사를 자극하고 중력에 의한 투명도의 존재를 암시하는 데 사용될 수 있다고 믿습니다. 호킹 복사는 관측된 적이 없기 때문에 Unruh 효과를 푸는 것은 다음을 향한 한 걸음이 될 수 있습니다. 블랙홀 주변의 이론화된 빛을 더 잘 이해합니다.

물론, 이러한 발견은 Unruh 효과가 연구원의 다음 단계인 실험실 환경에서 직접 관찰될 수 없다면 그다지 의미가 없습니다. 정확히 언제 그러나 그 실험이 수행될지는 두고 봐야 합니다.

더보기: 실험실 블랙홀은 스티븐 호킹이 옳았다는 것을 분명히 보여줍니다.

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