Vedere il calore nello spazio vuoto è ora possibile: l'incredibile scoperta di questi fisici
Scoprire il calore dove non dovrebbe esserci: i fisici trovano un modo per rilevare l’effetto Unruh senza bisogno di accelerazioni impossibili.
Lo spazio vuoto, così come lo immaginiamo, è tutto tranne che silenzioso per chi si muove abbastanza velocemente. Secondo la teoria quantistica dei campi, un osservatore in accelerazione potrebbe percepire il vuoto come una sorta di bagno termico, un’eco invisibile di energia che emerge solo in condizioni estreme. Ma dimostrare sperimentalmente questo fenomeno, noto come effetto Unruh, è sempre sembrato fuori portata.
Le difficoltà principali derivano dalle accelerazioni incredibilmente elevate necessarie per renderlo osservabile: valori così estremi da risultare irrealizzabili persino nei più sofisticati laboratori. Tuttavia, un gruppo di fisici ha trovato un approccio radicalmente diverso, che trasforma una minuscola alterazione del vuoto in un segnale luminoso ben visibile.
Il metodo proposto si basa su un sistema di atomi posti tra due specchi paralleli di alta qualità. Questi specchi modificano il comportamento della radiazione emessa dagli atomi, inducendo un’emissione collettiva chiamata superradianza: gli atomi, invece di brillare singolarmente, lo fanno tutti insieme, generando un lampo di luce intenso e sincronizzato.
Nel nuovo scenario teorico, l’effetto Unruh anticipa leggermente il momento in cui avviene questo lampo. Il calore percepito dagli atomi in accelerazione altera il ritmo del sistema, facendo sì che la scarica di luce si manifesti in anticipo rispetto a quanto avverrebbe in condizioni normali. Questo piccolo scarto temporale, misurabile con precisione, diventa una firma identificativa dell’effetto stesso.
Trasformare un sussurro quantistico in un grido misurabile
Secondo Akhil Deswal, coautore dello studio, il vantaggio principale della nuova configurazione è la drastica riduzione delle accelerazioni richieste. Grazie al posizionamento controllato degli specchi, si riesce a sopprimere il rumore di fondo, lasciando emergere con chiarezza il segnale innescato dall’accelerazione.
Il cuore dell’esperimento non è la potenza della luce emessa, ma il momento esatto in cui compare. Come sottolinea Navdeep Arya, “è il tempismo che fa la differenza”. Una modifica nel tempo di risposta degli atomi, anche se infinitesimale, rivela la presenza del calore quantistico generato dal moto accelerato, offrendo un metodo indiretto ma concreto per osservare l’effetto.
L’invisibile diventa sperimentabile
L’importanza del lavoro sta nel portare un fenomeno ipotetico al livello della misurabilità. L’effetto Unruh, considerato a lungo un esercizio teorico legato ai limiti della relatività e della meccanica quantistica, diventa accessibile attraverso un esperimento controllabile e ripetibile. E poiché esistono strette analogie tra accelerazione e gravità, la stessa tecnica potrebbe aprire la strada allo studio di effetti quantistici indotti dalla gravità in ambienti terrestri.
Lo studio, pubblicato su Physical Review Letters e realizzato in collaborazione tra l’Università di Stoccolma e l’IISER di Mohali, rappresenta un raro esempio in cui la fisica teorica più profonda trova una concreta possibilità di verifica sperimentale. Una finestra, piccola ma reale, sul calore nascosto del vuoto.