1973-ban Stephen Fulling, két évvel később Paul Davies, majd 1976-ban William George Unruh is felvetette tanulmányában a kutatókról később Fulling-Davies-Unruh-hatásnak, vagy rövidebben csak Unruh-hatásnak elnevezett jelenség ötletét, ami egy speciális esetben bekövetkező feketetest-sugárzás jellemzőit írja le. Az Unruh-hatás feltevése szerint egy vákuum-térben lévő megfigyelő máshogy érzékeli a körülötte lévő környezetet, amennyiben mozdulatlanul áll, mintha bizonyos sebességgel mozog: előbbi esetben a teret üres vákuumnak látja, míg mozgás közben a sebességének függvényében részecskéket és belőlük származó hőhatást detektál.

A megfigyelő ebben az esetben természetesen nem egy konkrét személyt, hanem bármilyen testet jelenthet, akár egy atomot is, a lényeg, hogy a gyorsuló anyag a kvantumtérrel való interakció közben, a kvantumfluktuációnak köszönhetően már nem érzi üresnek a környezetét, ehelyett valamilyen fokú sugárzást, hőmérsékletemelkedést tapasztal.

A hőhatás a mozgás tempójától függ: minél gyorsabb, annál jobban észrevehető a változás.

A leírt jelenség azonban csak egy hipotézis, aminek valódiságát sokat vitatták a fizikusok, mivel az effektus megfigyelése jóformán lehetetlen. Ahhoz ugyanis, hogy a hőhatást érzékelni lehessen, a testnek a másodperc milliomod része alatt kellene fénysebességre, vagy a fénysebesség közelébe gyorsulnia, ez a feltétel pedig nem teszi lehetővé, különösen emberi résztvevők számára, a közvetlen megfigyelést. Elméletileg a sci-fikben bemutatott hiperűrugrás azonban, az Unruh-hatás elve alapján, nem a sokszor ábrázolt módon, elnyúló csillagfények formájában valósulna meg, hanem halvány és meleg sugárzás képében lehetne érzékelni.

A múltban már történtek próbálkozások arra vonatkozóan, hogy az Unruh-hatást valahogy mégis konkrét kísérletek segítségével is bizonyítsák: 2020 decemberében a Nottinghami Egyetem, a Brit Kolumbiai Egyetem és a Bécsi Műszaki Egyetem kutatói egy olyan vizsgálatot javasoltak, amely laboratóriumi körülmények között tenné lehetővé az elmélet tesztelését. A kísérlet során a vákuumot az úgynevezett Bose-Einstein kondenzátummal, vagyis egy abszolút nulla fok közelébe lehűtött, bozonokból álló híg gázzal helyettesítenék, amelynek hideg felhőjében a rajta keresztül haladó megfigyelő a fononok által keltett egyenetlenségek miatt hanghatást észlelhetne, legalábbis akkor, ha az Unruh-effektus valódi. A hanghatás a Fulling-Davies-Unruh elméletben leírt hőhatásnak felelne meg és a kutatók szerint a szimuláció, annak ellenére, hogy nem vákuumban zajlana le, megfelelő alanyként szolgálna a bizonyításhoz, mivel a fizikai törvények a kvantumrendszerekben univerzálisak.

A Massachusetts-i Műszaki Egyetem (MIT) fizikusai most egy újabb és még kézzelfoghatóbb vizsgálatot terveztek meg: az Unruh-hatást egy laboratórium méretű részecskegyorsítóval hoznák létre, amelyben a közel fénysebességre gyorsított elektronokat lézersugár segítségével stimulálnák mikrohullám hullámhossztartományban. Ez utóbbi beavatkozásra azért van szükség, mert igaz ugyan, hogy az Unruh-effektus spontán módon következik be, de a megjelenését könnyíti, illetve valószínűbbé teszi a fotonok hozzáadása a képlethez,
magát a megfigyelést viszont nehezíti az eközben létrejövő másfajta hatások megjelenése, ilyen például a fotonokkal való interakció miatt bekövetkező rezonancia.

A fotonok bevonása tehát nagy előnyt, de egyúttal hátráltató tényezőt is jelent a kísérlet sikerének szempontjából,

de létezik megoldás a probléma kiküszöbölésére: a lézerrel stimulált elektron pályájának módosításával lehetővé válik a kutatók által "gyorsítás-indukált átlátszóságnak" nevezett hatás elérése, ami azt jelenti, hogy az elektront egy meghatározott pályán vezetve bizonyos frekvenciájú fotonok láthatatlanná, érzékelhetetlenné válnak a gyorsított test számára.

"Amikor az Unruh-hatást stimuláljuk, ezzel egyidejűleg hagyományos vagy rezonáns hatásokat is keltünk, de a részecske pályájának megtervezésével lényegében ki tudjuk iktatni ezeket a hatásokat."

- mondta Barbara Šoda, a kutatás egyik résztvevője.

A kísérlet megvalósítása nagy lépést jelenthet az Unruh-effektus megfigyelésének irányába, amire régóta várnak már a fizikusok, a hipotézis bizonyítása ugyanis a kvantumfluktuációk jellegzeteségeinek és az anyag, valamint a fény kvantuminterakciójának vizsgálatán túl a fekete lyukakkal kapcsolatos Hawking-sugárzás tanulmányozásában is segíthet az Unruh-hatás és a Hawking-sugárzás mechanizmusának hasonlóságai miatt. A kísérlet terve azonban egyelőre csak papíron született meg, a kivitelezése nem lesz egyszerű, ahogy azt korábban a Bose-Einstein kondenzátummal való szimulációt leíró fizikusok is elismerték, akik szerint egy ilyen vizsgálat hosszú időt vesz igénybe és sok technikai akadályt kell legyőzni a megvalósítás során.

"Most legalább már tudjuk, hogy van rá esély, hogy még a mi életünk folyamán megláthatjuk ezt a hatást."

- mondta az MIT beszámolója szerint Vivishek Sudhir, az egyetem professzora - "Ez egy bonyolult kísérlet és nincs rá garancia, hogy meg tudjuk csinálni, de ez az ötlet a legközelebbi reményünk."

(Fotó: Christine Daniloff/MIT, Pixabay/geralt, Getty Images/sirawit99)

Lehetséges működő térhajtóművet építeni egy új tanulmány szerint A fénysebességnél gyorsabb utazás negatív energia felhasználása nélkül is megvalósítható lehet az einsteini fizikai törvények keretei között.