Inom en snar framtid planerar forskare att genomföra ett nytt experiment som kommer att kunna erbjuda ett indirekt test av den berömda fysikern Stephen Hawkings mest kända förutsägelse om svarta hål.
Forskare tror att genom att göra atomen osynlig kommer de att kunna se den eteriska kvantglöden som omsluter objekt som rör sig med hastigheter nära ljusets hastighet.
Glödeffekten, som kallas Unruh (eller Davies-Unruh)-effekten, gör att utrymmet runt snabbt accelererande objekt visas fyllt med en svärm av virtuella partiklar och badar dessa objekt i ett varmt sken. Eftersom denna effekt är nära besläktad med Hawking-effekten, där virtuella partiklar kända som Hawking-strålning spontant uppträder vid kanterna av svarta hål, har forskare länge försökt att upptäcka den ena som en antydan om att den andra existerar. Men det är otroligt svårt att märka någon effekt. Hawking-strålning uppstår bara runt den monstruösa avgrunden i ett svart hål, och en varpdrift skulle sannolikt krävas för att uppnå den acceleration som krävs för Unruh-effekten.
Men enligt forskare har de upptäckt en mekanism som gör att kraften i Unruh-effekten kan ökas dramatiskt med en teknik som effektivt kan göra materia osynlig.
"Det här är ett svårt experiment, och det finns ingen garanti för att vi kommer att kunna genomföra det, men den här idén är vårt heliga hopp".
Unruh-effekten, som först föreslogs av forskare på 1970-talet, är en av kvantfältteorins många förutsägelser. Enligt denna teori finns det inget sådant som ett tomt vakuum. Faktum är att varje ficka av rymden är fylld av oändliga kvantskaliga vibrationer som, om de ges tillräckligt med energi, spontant kan explodera till partikel-antipartikelpar som förintar varandra nästan omedelbart. Och vilken partikel som helst, oavsett om det är materia eller ljus, är helt enkelt en lokaliserad excitation av detta kvantfält.
1974 förutspådde Stephen Hawking att den extrema gravitationskraften som kändes vid kanterna av svarta hål, deras händelsehorisonter, också skulle skapa virtuella partiklar.
Tyngdkraften, enligt Einsteins allmänna relativitetsteori, förvränger rum-tid, så kvantfält blir mer förvrängda ju närmare de kommer den enorma gravitationsattraktionen av det svarta hålets singularitet. På grund av kvantmekanikens osäkerhet och konstigheter, förvränger detta kvantfältet, vilket skapar oregelbundna fickor med tiden som rör sig ojämnt och efterföljande energiskurar i hela fältet. Det är dessa energiinkonsekvenser som gör att virtuella partiklar dyker upp från till synes ingenting vid kanterna av svarta hål.
Liksom Hawking-effekten skapar Unruh-effekten också virtuella partiklar genom en märklig fusion av kvantmekanik och relativistiska effekter som förutspåtts av Einstein.
För att testa Unruh-effekten planerar forskare att bygga en laboratoriepartikelaccelerator som kommer att accelerera en elektron till ljusets hastighet genom att bestråla den med en mikrovågsstråle. Om de kan upptäcka effekten planerar de att göra experiment med den, särskilt de som gör att de kan utforska möjliga samband mellan Einsteins relativitetsteori och kvantmekanik.
"Allmän relativitetsteori och kvantmekanikens teori är för närvarande fortfarande något divergerande, men det måste finnas en enande teori som beskriver hur allt fungerar i universum", sade medförfattaren Achim Kempf, professor i tillämpad matematik vid University of Waterloo. "Vi har letat efter ett sätt att föra samman dessa två stora teorier, och det här arbetet hjälper oss att göra det genom att öppna möjligheter att testa nya teorier baserade på experiment.".
Du kan hjälpa Ukraina att slåss mot de ryska inkräktarna. Det bästa sättet att göra detta är att donera medel till Ukrainas väpnade styrkor genom Rädda liv eller via den officiella sidan NBU.
Läs också: