El efecto Unruh es un extraño fenómeno predicho por la teoría cuántica de campos, sin embargo, es prácticamente imposible de ver debido a que requiere una cantidad gigantesca de aceleración lineal y a que es un tipo de radiación escurridiza. Hasta ahora la única forma en que hemos observado este tipo de interacción de la luz es a través de la ciencia ficción, cuando una nave acelera a velocidad de la luz, observamos un brillo destellar con gran aceleración, ese es el efecto Unruh. Y aunque es prácticamente imposible de ver en la Tierra, un grupo de físicos de la Universidad de Waterloo, ha ideado una forma en la que podría captarse por primera vez este extraño fenómeno.
¿Qué es el Efecto Unruh?
También llamado efecto Fulling-Davies-Unruh, fue propuesto por primera vez en 1973 y demuestra teóricamente que la idea de vacío depende intrínsecamente de la trayectoria recorrida por el observador a través del espacio-tiempo. Es decir, la idea detrás de esta explicación que se desprende de la teoría cuántica de campos, es que un observador acelerado, es capaz de observar cierta radiación en un objeto térmicamente equilibrado, donde un observador inercial no podría observar.
El problema con la observación de este tipo de radiación es que se requeriría una cantidad colosal de aceleración para que fuera posible observarla, de lo contrario sólo podría admirarse la perspectiva del observador inercial que es básicamente nula. Sin embargo, gracias a los avances en tecnología, un grupo de físicos ha ideado una forma para captar el efecto Unruh.
El plan para observar la radiación escurridiza
En la investigación liderada por Barbara Soda, se describen dos nuevos aspectos que se deben a la aceleración en la teoría cuántica de la interacción luz-materia y que les permitirían captar el efecto directamente. El primero es que la radiación puede ser estimulada y el segundo es el fenómeno de la transparencia inducida, que es cuando un átomo lo suficientemente acelerado y excitado, puede volverse transparente debido al impacto en la interacción luz-materia y su onda de rotación.
“Nos gustaría construir un experimento dedicado que pueda detectar inequívocamente el efecto Unruh y luego proporcionar una plataforma para estudiar varios aspectos asociados”, explica Vivishek Sudhir, físico del MIT y coautor de la investigación. “Inequívoco es el adjetivo clave aquí: en un acelerador de partículas, son realmente montones de partículas las que se aceleran, lo que significa que inferir el sutil efecto Unruh de entre todas las interacciones entre partículas en un grupo se vuelve muy difícil”.
Sudhir explica que los aceleradores de partículas no están diseñados para mediciones precisas de las propiedades de una sola partícula acelerada. En cambio, proponen estimular efecto Unruh en un entorno de laboratorio, utilizando un átomo como detector y un láser súper potente. De esta forma, al sobreestimular a un sólo átomo con una cantidad enorme de fotones, se lograría elevarlo a un estado de mayor energía para llevarlo hasta la transparencia inducida.
“Aumentará la probabilidad de ver el efecto Unruh, y la probabilidad aumentará según la cantidad de fotones que tengas en marcha”, dijo Šoda. “Y ese número puede ser enorme, dependiendo de cómo de fuerte sea el láser que tengas”.
Por último, cabe destacar que el efecto Unruh es análogo a la radiación de Hawking y dado que nunca se ha logrado observar esta última, desentrañar los misterios del efecto podría ayudar a los científicos a comprender de mejor forma la radiación teórica hasta ahora, que gira alrededor de los agujeros negros.
Referencias: Soda, B. (2022). Acceleration-Induced Effects in Stimulated Light-Matter Interactions. Physical Review Letters, DOI
