Nel prossimo futuro, gli scienziati hanno in programma di condurre un nuovo esperimento che sarà in grado di offrire un test indiretto della più famosa previsione del famoso fisico Stephen Hawking sui buchi neri.
Gli scienziati ritengono che rendendo invisibile l'atomo, saranno in grado di vedere l'etereo bagliore quantico che avvolge gli oggetti che si muovono a velocità vicine a quella della luce.
L'effetto bagliore, chiamato effetto Unruh (o Davies-Unruh), fa apparire lo spazio intorno agli oggetti in rapida accelerazione pieno di uno sciame di particelle virtuali, che bagnano questi oggetti in un caldo bagliore. Poiché questo effetto è strettamente correlato all'effetto Hawking, in cui le particelle virtuali note come radiazione di Hawking appaiono spontaneamente ai bordi dei buchi neri, gli scienziati hanno cercato a lungo di rilevarne uno come indizio dell'esistenza dell'altro. Ma è incredibilmente difficile notare qualsiasi effetto. La radiazione di Hawking si verifica solo intorno al mostruoso abisso di un buco nero e sarebbe probabilmente necessario un motore a curvatura per ottenere l'accelerazione richiesta per l'effetto Unruh.
Ma, secondo gli scienziati, hanno scoperto un meccanismo che consente di aumentare drasticamente la potenza dell'effetto Unruh con una tecnica che può effettivamente rendere invisibile la materia.
"Questo è un esperimento difficile, e non c'è alcuna garanzia che saremo in grado di portarlo a termine, ma questa idea è la nostra sacra speranza".
L'effetto Unruh, proposto per la prima volta dagli scienziati negli anni '1970, è una delle tante previsioni della teoria quantistica dei campi. Secondo questa teoria, non esiste un vuoto vuoto. In effetti, qualsiasi tasca dello spazio è piena di infinite vibrazioni su scala quantistica che, se viene data abbastanza energia, possono esplodere spontaneamente in coppie particella-antiparticella che si annichilano a vicenda quasi immediatamente. E qualsiasi particella, che sia materia o luce, è semplicemente un'eccitazione localizzata di questo campo quantico.
Nel 1974, Stephen Hawking predisse che anche l'estrema forza gravitazionale percepita ai bordi dei buchi neri, i loro orizzonti degli eventi, avrebbe creato particelle virtuali.
La gravità, secondo la teoria della relatività generale di Einstein, distorce lo spazio-tempo, quindi i campi quantistici diventano tanto più distorti quanto più si avvicinano all'enorme attrazione gravitazionale della singolarità del buco nero. A causa dell'incertezza e della stranezza della meccanica quantistica, questo distorce il campo quantistico, creando sacche irregolari con il tempo che si muove in modo irregolare e conseguenti esplosioni di energia in tutto il campo. Sono queste incoerenze energetiche che fanno apparire particelle virtuali apparentemente dal nulla ai bordi dei buchi neri.
Come l'effetto Hawking, anche l'effetto Unruh crea particelle virtuali attraverso una strana fusione di meccanica quantistica ed effetti relativistici previsti da Einstein.
Per testare l'effetto Unruh, gli scienziati progettano di costruire un acceleratore di particelle da laboratorio che accelererà un elettrone alla velocità della luce irradiandolo con un raggio di microonde. Se riescono a rilevare l'effetto, hanno in programma di condurre esperimenti con esso, in particolare quelli che consentiranno loro di esplorare possibili connessioni tra la teoria della relatività di Einstein e la meccanica quantistica.
"La relatività generale e la teoria della meccanica quantistica sono attualmente ancora in qualche modo divergenti, ma ci deve essere una teoria unificante che descriva come tutto funziona nell'universo", ha affermato il coautore Achim Kempf, professore di matematica applicata all'Università di Waterloo. "Abbiamo cercato un modo per riunire queste due grandi teorie e questo lavoro ci aiuta a farlo aprendo opportunità per testare nuove teorie basate su esperimenti"..
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