Cientistas da Universidade de Estocolmo e do Instituto Indiano de Educação e Pesquisa Científica (IISER) Mohali traçaram uma estratégia realista para observar uma das ideias mais incomuns da física moderna: o efeito Unruh. Este efeito prevê que um objeto que está acelerando (acelerando) experimentará o espaço vazio levemente aquecido. Na prática, porém, criar aceleração suficiente para aquecer diretamente qualquer coisa está muito 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 imaginar do que a física básica. Considere um conjunto 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 em uníssono – muito mais alto do que cantores solo. Este fenômeno é conhecido como superradiância.
De acordo com o novo trabalho, quando os átomos experimentam o calor sutil associado ao efeito Unruh, a influência muda suavemente o seu comportamento. Como resultado, o flash coletivo de luz ocorre um pouco mais cedo do que se os átomos não estivessem acelerados. Esta progressão ao longo do tempo torna-se um sinal claro e mensurável do efeito Unruh.
Transformando 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. “Usando espelhos de alta qualidade cuidadosamente posicionados, tornamos os sinais normais de fundo mais silenciosos, enquanto a aceleração de explosão semeada sai cedo e limpa.”
Uma vantagem importante desta abordagem é que ela reduz significativamente a aceleração necessária. Sem espelhos de alta qualidade, a aceleração necessária seria muito maior e muito além dos limites práticos.
Por que o tempo importa
“O tempo é fundamental”, acrescentou Navdeep Arya, estudante de doutorado na Universidade de Estocolmo. “O coro de átomos não é apenas mais alto, mas também grita mais cedo quando sente o leve calor do espaço vazio associado ao efeito Unruh. Este simples marcador semelhante a um relógio pode tornar mais fácil separar o sinal Unruh do ruído diário.”
Ao focar em quando a luz aparece e não em quão intensa ela é, o método oferece uma nova maneira de isolar o sinal desejado dos efeitos de fundo que normalmente o obscureceriam.
Conectando experimentos de laboratório à física extrema
Ao resolver um problema de detecção que desafia os físicos há décadas, a proposta ajuda a preencher a lacuna entre o equipamento padrão de laboratório e os fenômenos normalmente associados a condições extremas. Como a aceleração e a gravidade estão intimamente relacionadas, técnicas semelhantes baseadas no tempo poderiam eventualmente permitir que os cientistas investigassem os delicados efeitos quânticos causados pela gravidade – mesmo na bancada do laboratório.
O estudo, em coautoria com Kinjalk Lochan e Sandeep K. Goyal do IISER Mohali, foi publicado em Fichas de exame físico.
