Hiroshima Üniversitesi'nden araştırmacılar, temel fiziğin anlaşılması ve ileri teknolojilerin geliştirilmesi için yeni yollar açabilecek, görelilik ve kuantum teorisinin kesişiminde yer alan Unruh etkisini tespit etmek üzere yüksek hassasiyetli bir yöntem geliştirdi. Bu çalışma, 23 Temmuz 2025'te Physical Review Letters'da yayınlandı.
Unruh etkisi, düzgün ivmelenme yaşayan bir gözlemcinin boş uzayı bir termal banyo olarak algılayacağını öngören bir olgudur. Bu kavram, Einstein'ın Görelilik Teorisi ile Kuantum Teorisi'ni birleştirme potansiyeli taşımaktadır. Ancak, bu etkiyi deneysel olarak doğrulamak, mevcut teknolojinin pratik olarak ulaşamayacağı 10^20 m/s^2 mertebesinde olağanüstü yüksek ivmelenmeler gerektirdiği için zorlu bir süreç olmuştur.
Bu zorluğun üstesinden gelmek amacıyla, Hiroshima Üniversitesi ekibi, birbirine bağlı halka şeklindeki Josephson eklemlerinde metastabil flukson-antiflukson çiftlerinin dairesel hareketini kullanan yenilikçi bir deneysel yöntem önerdi. Süperiletken mikrofabrikasyon alanındaki ilerlemeler, son derece küçük yarıçaplı devrelerin üretilmesine olanak tanıyarak yüksek etkin ivmelenmeler sağlamakta ve birkaç kelvin mertebesinde, deneysel olarak tespit edilebilecek kadar yüksek bir Unruh sıcaklığı üretmektedir.
Kurulumlarında, dairesel ivmelenmenin neden olduğu "kuantum sıcaklığı", metastabil flukson-antiflukson çiftlerinin bölünmesine neden olan dalgalanmaları tetikler. Bu bölünme olayı, süperiletken devrenin karşısında belirgin, makroskopik bir voltaj sıçraması olarak kendini gösterir ve Unruh etkisinin varlığının doğrudan ölçülebilir bir işareti haline gelir. Araştırmacılar, bu voltaj sıçramalarının dağılımını istatistiksel olarak analiz ederek, Unruh sıcaklığını yüksek doğrulukla hassas bir şekilde ölçebilmektedir.
Ekip, flukson-antiflukson çiftlerinin bozunma süreçlerini, makroskopik kuantum tünelleme rolünü de inceleyerek detaylı bir şekilde analiz etmeyi planlamaktadır. Bu karmaşık bozunma mekanizmalarını anlamak, Unruh etkisinin deneysel tespitini iyileştirmek için kritik öneme sahiptir. Bu araştırmanın, kuantum alanlarıyla olan potansiyel bağlantıları da derinlemesine incelenerek, evrenin temel yasalarının birleşik bir teorisi arayışına önemli katkılar sunması hedeflenmektedir.
Geliştirilen yüksek hassasiyetli ve geniş aralıklı tespit yetenekleri, özellikle ileri kuantum algılama teknolojileri alanında gelecekteki uygulamaların yolunu açma potansiyeli taşımaktadır. Bu çalışma, Japonya'nın bilim ve teknoloji alanındaki ilerlemesine de önemli bir örnek teşkil etmekte ve temel fizik araştırmalarına verilen desteğin bir göstergesi niteliğindedir.