Kwantowa poświata wskazuje drogę

Próżnia próżni nierówna. W powszechnym mniemaniu istnieje jedna i jest tym, co wypełnia wolne przestrzenie Wszechświata. Ale fizyk ciała stałego widzi całą ich gamę. I żadna nie jest doskonała. Ale załóżmy, że istnieje takie coś, w czym nie ma niczego znanego – żadnej cząsteczki, żadnego atomu. To też nie będzie próżnia. To raczej piana złudzeń. Dzieją się w niej rzeczy niezwykłe i sprzeczne z intuicją – cząstki rodzą się, by po chwili zniknąć, przeskakują w czasie wstecz i naprzód.

Dzieje się coś jeszcze. Próżnie bywają względne. Są czymś nieco innym dla obserwatorów nieruchomych lub poruszających się z niezmienną prędkością, a czym innym dla przyspieszających. Pierwsi mogą mieć wrażenie, że przestrzeń jest pusta. Drudzy, że wypełniają je cząstki. I tym więcej będą ich widzieli, im większe będzie przyspieszenie. Fenomen ten, zwany potocznie efektem Unruha, został opisany niezależnie przez trzech uczonych – Stephena Fullinga w 1973, Paula Daviesa w 1975, Billa Unruha w 1976 r.

Przemawiającym do wyobraźni obrazem go ilustrującym jest termometr. W pozbawionej źródeł ciepła próżni będzie on wskazywać zero. Ale poddany przyspieszeniu wskaże wyższą temperaturę. Świadkiem niecodziennego fenomenu będzie też astronauta, którego statek kosmiczny gwałtownie nabiera potężnych, podświetlnych prędkości. Gwiazdy nie tylko rozmażą się w smugi, jak w „Gwiezdnych Wojnach” czy „Star Treku”, ale też owe smugi spowije dodatkowa, ciepła poświata. Ona to też efekt Unruha.

Wydawał się dotąd zbyt subtelny, by go zarejestrować w warunkach eksperymentalnych – przy osiągalnych dla nas przyspieszeniach i dzisiejszych możliwościach technicznych. Jednak grupa fizyków kierowana przez Barbarę Šodę z kanadyjskiego University of Waterloo zasugerowała właśnie na łamach „Physical Review Letters”, że być może jest inaczej.

Metoda obmyślona przez grupę Šody zakłada sprytne użycie światła lasera wysokiej mocy, skierowanego na przyspieszającą cząstkę. Dzięki temu efekt Unruha ulegnie wzmocnieniu na tyle dużemu, by stać się mierzalnym. Byłaby to nie lada gratka dla fizyków szukających związków między mechaniką kwantową a ogólną teorią względności – wielkimi opisami świata, które w żaden sposób od dziesięcioleci nie dają się skleić w spójną całość. Może nauczylibyśmy się wreszcie projektować eksperymenty do testowania nowych, ogólniejszych teorii.