Chicago Üniversitesi’ndeki araştırmacılar; Unruh’un radyasyon tahminlerine uygun olarak termal dalgalanmalarla bir konu alanının deneysel bir gözlemini rapor ettiler. Nature Physics’te yayınlanan makaleleri, kuantum sistemlerinin dinamiklerini kavisli bir uzaydaki zaman diliminde araştırmak için yeni olanaklar sağlayabilir.
Araştırmacı Cheng Cheng: “UChicago’daki ekibimiz iki yıl önce keşfettiğimiz Bose havai fişekleri denilen yeni bir kuantum fenomenini araştırıyor. Makalemiz Unruh Radyasyonu adı verilen yerçekimi fenomeniyle olan gizli bağlantısını bildiriyor.”
Unruh Etkisi veya Unruh Radyasyonu, Hawking Radyasyonu’na yakından bağlıdır. 1974 yılında, Teorik Fizikçi Stephen Hawking; kara deliklerin yanındaki güçlü yerçekimi kuvvetinin, bir fırının yaydığı ısı dalgasını andıran parçacıkların termal radyasyonunun salınımına yol açtığını öngördü. Bu fenomen doğrudan deneysel bir doğrulama olmadan spekülatif kaldı.
Birkaç yıl sonra, 1976’da Fizikçi William Unruh; bir kişinin yüksek bir ivmeyle hareket ederken, aynı radyasyonu gözlemleyebileceğini varsaydı. Hawking ve Unruh radyasyonu arasındaki denklik; şu anda birçok deney tarafından onaylanan Einstein’ın Denklik Prensibi’ne dayanmaktadır.
Unruh’un tahminlerine rağmen, hiç kimse henüz şaşırtıcı olmayan Unruh Radyasyonu’nu gözlemlememiştir. Çünkü, bu fenomenin yakalanması özellikle zordur. Aslında, bir kişinin zayıf bir 1 Kelvin radyasyonu görmesi için 25 milyar (25 x 1018) G kuvvete dayanması gerekir. Bu, örneğin bir savaş uçağı pilotu tarafından deneyimlenen G kuvvetinin 10 birimden fazla olmadığı düşünüldüğünde şaşırtıcı bir sayıdır.
Chin: “Laboratuvarımızda, Unruh fiziğini,; manyetik alanla bir Bose-Einstein Kondensantı’nı hassas bir şekilde modüle ederek simüle ediyoruz. Numunemiz hareket etmese bile modülasyon, numuneyi hızlandırıcı bir referans çerçevesine yükseltmekle aynı etkiye sahiptir. 2 mikro Kelvin’de radyasyon gözlemliyoruz ve ölçüm mükemmel bir şekilde Unruh’un öngörüsünü kabul ediyor ve kuantum yapısını doğruluyor.”
Deneylerinde, Chin ve arkadaşları 60.000 sezyum atomu hazırladılar ve onları yaklaşık 10 nano-Kelvin’e soğutdular, daha sonra manyetik alanın modülasyonuna başladılar. Modülasyondan birkaç milisaniye sonra, her yöne termal bir atom emisyonu gözlemlediler. Atomların termal dağılımını doğrulamak için, araştırmacılar daha fazla sayıda örnek topladı ve atom sayısının termal Boltzmann dağılımına göre tam olarak dalgalandığını gösterdi.
Chin: “Görüntülerden elde ettiğimiz sıcaklıklar; Unruh’un öngörüsüyle mükemmel şekilde uyuşuyor. Isı dağılımına ek olarak; madde dalgası emisyonunun mekansal ve zamansal tutarlılığını da gözlemliyoruz. Tutarlılık; kuantum mekaniğinin belirleyici özelliğidir ve Unruh radyasyonunun kuantum mekaniğinden kaynaklandığını ortaya koymaktadır. Termal dengeden gelen bir fırın veya güneş ışığı gibi…”
Esasen, Chin ve meslektaşları eylemsiz olmayan karelerdeki kuantum fiziği simülasyonları için bir çerçeve kullanarak, bir madde dalgası alanı gözlemlemişlerdir. Bu madde dalgasının, dalgalanmalarının yanı sıra uzun vadeli faz tutarlılığı ve zamansal tutarlılığının Unruh’un öngörülerine uygun olduğunu gözlemlediler.