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Les progrès de la recherche signifient que la vitesse de l' »effet Unruh » de torsion peut enfin être testée en laboratoire

09 mai 2022

(Nouvelles de Nanwerk) Le principal obstacle au travail à la pointe de la physique fondamentale est l’incapacité de tester des théories de pointe en laboratoire. Mais une découverte récente ouvre la porte aux scientifiques pour voir des idées en action qui n’étaient auparavant comprises qu’en théorie ou représentées dans la science-fiction.

Une de ces théories concerne l’effet Unruh. Lorsque les astronautes dans un vaisseau spatial subissent une accélération ultra-forte et voient la lumière des étoiles les traverser, l’effet Unruh est une lueur chaude supplémentaire au-dessus de la lumière diffusée. Le physicien canadien Bill Unruh a été le premier à prédire que cet effet est étroitement lié à la lueur des trous noirs prédite par Stephen Hawking. En effet, les trous noirs accélèrent tout de manière très agressive vers eux.

« On pense que les trous noirs ne sont pas complètement noirs », explique Barbara Chuda, étudiante au doctorat en physique à l’Université de Waterloo. Au lieu de cela, comme l’a découvert Stephen Hawking, les trous noirs doivent émettre des radiations. En effet, alors que rien d’autre ne peut échapper à un trou noir, les fluctuations quantiques du rayonnement le peuvent.

Semblable à la façon dont l’effet Hawking a besoin d’un trou noir, l’effet Unruh nécessite des accélérations massives pour produire une grande lueur. On pensait donc que l’effet Unruh était si faible qu’il serait impossible de le mesurer par l’accélération qui pourrait être obtenue dans les expériences avec la technologie actuelle.

L’équipe de recherche a trouvé un moyen innovant d’expérimenter l’effet Unruh grâce à l’utilisation d’un nouveau laser à haute intensité. Ils ont découvert que tirer un laser à haute intensité sur une particule en accélération peut tellement amplifier l’effet Unruh qu’il est en fait mesurable.

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Dans une tournure inattendue, l’équipe a également découvert qu’en équilibrant soigneusement l’accélération et la décélération, on devrait pouvoir rendre le matériau d’accélération transparent.

La possibilité d’expérimenter l’effet Unruh ainsi que le nouveau phénomène de transparence provoqué par l’accélération donne un coup de pouce majeur aux physiciens, qui recherchent depuis longtemps des moyens d’unifier la théorie de la relativité générale d’Einstein avec la mécanique quantique.

dit le co-auteur Achim Kempf, professeur de mathématiques appliquées et membre de l’Institut d’informatique quantique de Waterloo. « Nous avons cherché un moyen d’unifier ces deux grandes théories, et ce travail nous aide à nous rapprocher en ouvrant des opportunités pour tester de nouvelles théories par rapport à des expériences. »

L’équipe est maintenant en train de mener d’autres expériences en laboratoire. Ils sont également enthousiasmés par les implications de la recherche pour certaines questions fondamentales sur la physique et la nature de l’univers.

«Depuis plus de 40 ans, les expériences ont été entravées par l’incapacité d’explorer l’interface de la mécanique quantique et de la gravité», explique le co-auteur Vivishek Sudhir, professeur agrégé de génie mécanique au MIT et membre de l’interféromètre laser. « Nous avons ici une option viable pour explorer cette interface dans un environnement de laboratoire. Si nous pouvons comprendre certaines de ces grandes questions, cela pourrait tout changer. »

Le nouvel article de Chuda, Sudhir et Kempf a été publié dans la revue Lettres d’examen physique (Effets de l’accélération dans les réactions catalysées de la matière légère.).

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