Trong tương lai gần, các nhà khoa học dự định tiến hành một thí nghiệm mới có thể đưa ra một thử nghiệm gián tiếp về tiên đoán nổi tiếng nhất của nhà vật lý nổi tiếng Stephen Hawking về hố đen.
Các nhà khoa học tin rằng bằng cách làm cho nguyên tử trở nên vô hình, họ sẽ có thể nhìn thấy ánh sáng lượng tử thanh tao bao phủ các vật thể chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.
Hiệu ứng phát sáng, được gọi là hiệu ứng Unruh (hoặc Davies-Unruh), làm cho không gian xung quanh các vật thể đang tăng tốc nhanh xuất hiện với một đám hạt ảo, tắm những vật thể này trong một ánh sáng ấm áp. Bởi vì hiệu ứng này có liên quan mật thiết đến hiệu ứng Hawking, trong đó các hạt ảo được gọi là bức xạ Hawking xuất hiện một cách tự nhiên ở rìa của các lỗ đen, các nhà khoa học từ lâu đã tìm cách phát hiện một hạt như một gợi ý về sự tồn tại của hạt kia. Nhưng rất khó để nhận thấy bất kỳ hiệu ứng nào. Bức xạ Hawking chỉ xảy ra xung quanh vực thẳm quái dị của một lỗ đen, và có thể cần một ổ sợi dọc để đạt được gia tốc cần thiết cho hiệu ứng Unruh.
Tuy nhiên, theo các nhà khoa học, họ đã phát hiện ra một cơ chế cho phép tăng sức mạnh của hiệu ứng Unruh với một kỹ thuật có thể biến vật chất thành vô hình một cách hiệu quả.
"Đây là một thử nghiệm khó và không có gì đảm bảo rằng chúng tôi sẽ có thể thực hiện nó, nhưng ý tưởng này là hy vọng thiêng liêng của chúng tôi".
Hiệu ứng Unruh, lần đầu tiên được các nhà khoa học đề xuất vào những năm 1970, là một trong nhiều dự đoán của lý thuyết trường lượng tử. Theo lý thuyết này, không có cái gọi là chân không rỗng. Trên thực tế, bất kỳ túi không gian nào cũng chứa đầy những dao động quy mô lượng tử vô hạn mà nếu được cung cấp đủ năng lượng, chúng có thể tự phát nổ thành các cặp hạt - phản hạt tiêu diệt lẫn nhau gần như ngay lập tức. Và bất kỳ hạt nào, dù là vật chất hay ánh sáng, chỉ đơn giản là một kích thích cục bộ của trường lượng tử này.
Năm 1974, Stephen Hawking dự đoán rằng lực hấp dẫn cực độ cảm nhận được ở rìa của các lỗ đen, chân trời sự kiện của chúng, cũng sẽ tạo ra các hạt ảo.
Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, lực hấp dẫn làm biến dạng không-thời gian, vì vậy các trường lượng tử trở nên méo mó hơn khi chúng đến gần điểm hấp dẫn khổng lồ của điểm kỳ dị lỗ đen. Do tính không chắc chắn và kỳ lạ của cơ học lượng tử, điều này làm biến dạng trường lượng tử, tạo ra các túi không đều với thời gian di chuyển không đều và các vụ nổ năng lượng tiếp theo trên khắp trường. Chính sự không nhất quán về năng lượng này là nguyên nhân khiến các hạt ảo xuất hiện từ dường như không có gì ở rìa của các lỗ đen.
Giống như hiệu ứng Hawking, hiệu ứng Unruh cũng tạo ra các hạt ảo thông qua sự kết hợp kỳ lạ giữa cơ học lượng tử và hiệu ứng tương đối tính đã được Einstein dự đoán.
Để kiểm tra hiệu ứng Unruh, các nhà khoa học có kế hoạch chế tạo một máy gia tốc hạt trong phòng thí nghiệm sẽ tăng tốc một electron bằng tốc độ ánh sáng bằng cách chiếu xạ nó bằng một chùm vi sóng. Nếu họ có thể phát hiện ra hiệu ứng, họ dự định tiến hành các thí nghiệm với nó, đặc biệt là những thí nghiệm cho phép họ khám phá các mối liên hệ có thể có giữa thuyết tương đối của Einstein và cơ học lượng tử.
"Thuyết tương đối rộng và lý thuyết cơ học lượng tử hiện vẫn còn hơi khác nhau, nhưng phải có một lý thuyết thống nhất mô tả cách mọi thứ hoạt động trong vũ trụ", đồng tác giả Achim Kempf, giáo sư toán học ứng dụng tại Đại học Waterloo cho biết. "Chúng tôi đang tìm cách kết hợp hai lý thuyết lớn này lại với nhau và công trình này giúp chúng tôi thực hiện điều đó bằng cách mở ra cơ hội kiểm tra các lý thuyết mới dựa trên các thí nghiệm.".
Bạn có thể giúp Ukraine chiến đấu chống lại những kẻ xâm lược Nga. Cách tốt nhất để làm điều này là quyên góp quỹ cho Các lực lượng vũ trang của Ukraine thông qua Cuộc sống tiết kiệm hoặc thông qua trang chính thức NBU.
Đọc thêm: