Pesquisadores criaram um método para detectar o misterioso efeito Unruh, um fenômeno no encontro da Teoria da Relatividade, concebida por Albert Einstein, com a física quântica. Capaz de auxiliar em estudos futuros e em novas tecnologias, essa proposta foi apresentada na revista científica Physical Review Letters em julho.
Segundo os cientistas, o efeito Fulling-Davies-Unruh é um conceito teórico que une o mundo micro e o macro da física. Na teoria quântica, o vácuo fervilha com flutuações de energia, onde partículas e antipartículas desaparecem e reaparecem.
O efeito mostra que essas “ondulação do vácuo” são percebidas a depender do movimento de quem as observa. Um observador parado não percebe nada, mas, em aceleração, enxerga essas flutuações como partículas reais com uma distribuição de energia térmica, chamada pelos especialistas de “calor quântico”. Detectar esse fenômeno ajudaria a aproximar a relatividade da mecânica quântica e traria novas pistas sobre a própria natureza do espaço-tempo.
Porém, essa não é uma tarefa simples. “O problema central tem sido as acelerações extraordinariamente grandes, da ordem de 1020 m/s², necessárias para tornar esse efeito detectável, tornando sua observação praticamente impossível com a tecnologia atual, pelo menos em sistemas de aceleração linear”, explicou Haruna Katayama, líder do estudo e professora assistente na Universidade de Hiroshima, em um comunicado.
Pesquisadores sugerem supercondutores quânticos para detectar “calor fantasma”
Para detectar o efeito Unruh, o grupo propôs um método inédito. A ideia é usar junções Josephson, componentes de supercondutores já comuns em experimentos de física quântica, para criar pares conhecidos como fluxon e antifluxon.
Quando dispostos em estruturas circulares, esses pares se movem em órbitas minúsculas, gerando acelerações mais intensas do que seria possível em laboratórios convencionais. Esse movimento extremo poderia tornar visível o peculiar efeito.
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A expectativa é que, sob a ação do “calor fantasma”, os pares se separem, provocando pequenas quedas de tensão no circuito supercondutor. Ao medir essas mudanças elétricas, seria possível observar de forma inédita a assinatura desse fenômeno quântico.
“Propusemos um método realista, altamente sensível e inequívoco para detectar o efeito Unruh. Nosso sistema oferece um caminho claro para observar experimentalmente esse ‘calor fantasma’ da aceleração pela primeira vez”, disse a pesquisadora.
Conceito pode ampliar estudos da física quântica e servir para novas tecnologias
Agora, a equipe pretende analisar detalhadamente os processos de decaimento dos pares fluxon e antifluxon. Isso inclui o estudo do tunelamento quântico macroscópico, um fenômeno em que partículas podem potencialmente atravessar barreiras. Segundo os cientistas, compreender esse mecanismo será crucial para refinar a detecção do efeito Unruh.
O grupo acredita que um detector altamente sensível e de amplo alcance, como o proposto, é promissor para aplicações futuras. O estudo pode basear tecnologias avançadas de detecção quântica, segundo os especialistas.
“Esperamos que este trabalho abra novos caminhos na física fundamental e inspire uma exploração mais aprofundada da verdadeira natureza do espaço-tempo e da realidade quântica”, concluiu Katayama.
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