Naukowcy z Uniwersytetu Hiroszima ogłosili opracowanie nowej, wysoce czułej i praktycznej metody detekcji efektu Unruha, zjawiska łączącego teorię względności z mechaniką kwantową. Odkrycie to, opublikowane 23 lipca 2025 roku w „Physical Review Letters”, otwiera nowe perspektywy dla naszego rozumienia wszechświata i rozwoju technologii. Efekt Unruha przewiduje, że obserwator podlegający stałemu przyspieszeniu postrzega pustą przestrzeń jako wypełnioną cząstkami, emanującą „kwantowym ciepłem”, podczas gdy dla obserwatora spoczywającego próżnia pozostaje pusta.
„W teorii kwantowej nawet próżnia kipi drobnymi fluktuacjami energii, gdzie cząstki i antycząstki na krótko pojawiają się i znikają. Co niezwykłe, efekt Unruha pokazuje, jak te fluktuacje są postrzegane w zależności od ruchu obserwatora. Obserwator przyspieszany postrzega je jako rzeczywiste cząstki z termicznym rozkładem energii – swoiste 'kwantowe ciepło'” – wyjaśnia profesor emeritus Noriyuki Hatakenaka z Uniwersytetu Hiroszima. Historycznie, eksperymentalne potwierdzenie tego efektu było utrudnione ze względu na potrzebę osiągnięcia ekstremalnych przyspieszeń, rzędu 10²⁰ m/s².
Zespół z Hiroszimy przezwyciężył tę przeszkodę, proponując innowacyjną metodę wykorzystującą ruch kołowy metastabilnych par flukson-antyflukson w sprzężonych pierścieniowych złączach Josephsona. Postęp w mikroobróbce nadprzewodników umożliwił stworzenie obwodów o bardzo małych promieniach, generujących wysokie efektywne przyspieszenia. W tym nowatorskim podejściu, „kwantowe ciepło” indukowane przez ruch kołowy powoduje fluktuacje, które wyzwalają rozszczepienie par flukson-antyflukson. Zjawisko to manifestuje się jako wyraźny, makroskopowy skok napięcia w obwodzie nadprzewodzącym, stanowiący bezpośredni i mierzalny sygnał obecności efektu Unruha.
Analiza statystyczna tych skoków pozwala na precyzyjne określenie temperatury Unruha. Potwierdzenie efektu Unruha w laboratorium byłoby kamieniem milowym, łączącym fundamentalne zasady teorii względności Alberta Einsteina z mechaniką kwantową. Pozwoliłoby to na uzyskanie głębszego wglądu w naturę czasoprzestrzeni i kwantowej próżni, a także stanowiłoby znaczący krok w kierunku poszukiwania jednolitej teorii wszystkich praw fizycznych. Naukowcy planują dalsze badania, w tym analizę procesów rozpadu par flukson-antyflukson i badanie ich związku z innymi polami kwantowymi. Opracowane metody detekcji o wysokiej czułości mają potencjał do zastosowania w zaawansowanych technologiach kwantowego sensingu, otwierając nowe możliwości dla przyszłych odkryć i innowacji.