Науковці з Університету Хіросіми представили новаторський метод, що дозволяє з надзвичайною точністю виявляти ефект Унру – явище на стику теорій відносності та квантової механіки. Цей підхід, детально описаний у виданні Physical Review Letters від 23 липня 2025 року, відкриває нові горизонти для дослідження фундаментальних аспектів фізики та розробки передових технологій.
Ефект Унру передбачає, що спостерігач, який рухається з постійним прискоренням, сприймає вакуум як тепловий резервуар. Це концептуальне поєднання теорії відносності Ейнштейна та квантової теорії довгий час залишалося недоведеним експериментально через потребу в надзвичайно високих прискореннях, що сягають 10^20 м/с², які практично неможливо досягти сучасними засобами. Команда з Університету Хіросіми запропонувала оригінальний експериментальний шлях, використовуючи циркулярний рух метастабільних пар флюксон-антифлюксон у зв'язаних кільцевих джозефсонівських контактах.
Завдяки прогресу в надпровідній мікрофабрикації вдалося створити схеми з надзвичайно малим радіусом, що генерують високі ефективні прискорення та температуру Унру на рівні кількох кельвінів – достатньо для виявлення сучасними приладами. У запропонованій системі «квантне тепло», індуковане циркулярним прискоренням, викликає флуктуації, які призводять до розщеплення метастабільних пар флюксон-антифлюксон. Ця подія проявляється як чіткий, макроскопічний стрибок напруги по надпровідному колу, що слугує прямим і вимірюваним свідченням присутності ефекту Унру.
Статистичний аналіз розподілу цих стрибків напруги дозволяє з високою точністю виміряти температуру Унру. Команда планує провести детальний аналіз процесів розпаду пар флюксон-антифлюксон, включаючи дослідження ролі макроскопічного квантового тунелювання. Розуміння цих складних механізмів розпаду є ключовим для вдосконалення експериментального виявлення ефекту Унру.
Окрім безпосереднього виявлення, дослідники прагнуть дослідити потенційні зв'язки цього явища з іншими квантовими полями, що взаємодіють з їхнім детектором. Поглиблення розуміння цих нових квантових явищ може суттєво сприяти пошуку єдиної теорії всіх фізичних законів. Розроблена методика, що відзначається високою чутливістю та широким діапазоном виявлення, має величезний потенціал для майбутніх застосувань, зокрема у сфері передових квантових сенсорних технологій.
Дослідження отримало підтримку грантів JSPS KAKENHI та програми HIRAKU-Global, фінансованої Міністерством освіти, культури, спорту, науки і технологій Японії в рамках «Програми стратегічного професійного розвитку молодих дослідників». Це досягнення не лише відкриває нові шляхи у фундаментальній фізиці, але й надихає на подальше дослідження справжньої природи простору-часу та квантової реальності. Дослідження, проведені в подібних напрямках, зокрема в галузі надпровідності, вже призвели до створення надчутливих магнітометрів, таких як СКВІД (надпровідний квантовий інтерферометр), що використовуються в медичній діагностиці та фундаментальних наукових дослідженнях. Це свідчить про практичну цінність розробок у цій сфері.