Detectar el hipotético brillo del “hiperespacio”

Para los fans de la saga de ciencia-ficción de “La Guerra de las Galaxias (“Star Wars”), el panorama que se ve desde la cabina de mando de la nave Halcón Milenario cuando esta salta al hiperespacio es tan carismático como inconfundible: las estrellas y otros objetos astronómicos dejan de verse como puntos para pasar a verse como estelas en forma de rayas.

Pero ¿qué vería realmente un piloto si su nave pudiera acelerar de un modo tan descomunal a través del vacío del espacio? Según una predicción conocida como efecto Unruh, lo más probable es que viera un resplandor.

Desde la década de 1970, cuando se propuso por primera vez, el efecto Unruh ha eludido la detección, principalmente porque la probabilidad de ver el efecto es infinitesimal, lo que requiere o bien enormes aceleraciones o bien cantidades colosales de tiempo de observación.

Ahora, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos y de la Universidad de Waterloo en Canadá creen haber encontrado una forma de aumentar significativamente la probabilidad de observar el efecto Unruh.

En vez de observar el efecto de forma espontánea, como otros equipos han intentado en el pasado, el equipo de Vivishek Sudhir (MIT) propone estimular artificialmente el fenómeno, de una forma muy particular que potencia el efecto Unruh a la vez que suprime otros efectos que dificultarían observarlo.

Según una predicción conocida como el efecto Unruh, si el Halcón Milenario existiera, cuando saltase al hiperespacio sus tripulantes probablemente verían desde la cabina de mando un resplandor en vez de las estelas luminosas individuales dejadas por las estrellas y otros objetos astronómicos. (Ilustración: Christine Daniloff, MIT. CC BY-NC-ND 3.0)

Si se puede llevar a cabo en un experimento práctico, este nuevo enfoque podría aumentar enormemente la probabilidad de observar el efecto Unruh. En vez de conformarse con una técnica modesta y esperar miles de millones de años para que una partícula acelerada produzca un resplandor, como predice el efecto Unruh, con la nueva estrategia se reduciría ese tiempo de espera a unas pocas horas.

El efecto Unruh también se conoce como efecto Fulling-Davies-Unruh, en honor a los tres físicos que lo propusieron inicialmente. La predicción afirma que un cuerpo que se acelera en el vacío debería experimentar la presencia de cierta cantidad de radiación como un efecto de la aceleración del cuerpo. Este fenómeno tiene que ver con las interacciones cuánticas entre la materia acelerada y las fluctuaciones cuánticas dentro del vacío del espacio.

Para producir un resplandor lo bastante intenso como para que los detectores puedan medirlo, un cuerpo tan diminuto como un átomo tendría que acelerar hasta la velocidad de la luz en menos de una millonésima de segundo, una aceleración descomunal. Hacerlo con una aceleración más modesta y, por tanto, más fácil de conseguir con los medios actuales, implicaría esperar miles de millones de años para ver un efecto medible.

Según las predicciones, el efecto Unruh se genera espontáneamente en el vacío. La teoría cuántica de campos dice que el vacío no es un mero espacio vacío, sino un campo de fluctuaciones cuánticas. Unruh predijo que un cuerpo que acelera a través del vacío amplifica estas fluctuaciones, de forma que se produce un resplandor medible.

Los autores del nuevo estudio proponen un nuevo enfoque para aumentar la probabilidad de captar el efecto Unruh: añadir luz a todo el escenario, algo que constituye una estimulación.

Añadir fotones al campo intensifica esas fluctuaciones. Así que, si se acelera a través de este campo enriquecido, el efecto se intensifica, en comparación con la incidencia que tendría en un vacío sin esos fotones extra.

Sin embargo, además del efecto Unruh, los fotones adicionales también amplificarían otros efectos en el vacío, un gran inconveniente que ha impedido a otros cazadores del efecto Unruh adoptar con éxito el enfoque de la estimulación.

Sudhir y sus colegas, sin embargo, creen haber hallado un modo de intensificar solo el efecto Unruh. En su estudio, han demostrado teóricamente que si se pudiera hacer que un cuerpo como un átomo se acelerara con una trayectoria muy específica a través de un campo de fotones, el átomo interactuaría con el campo de tal manera que el resultado final sería un silenciamiento de todos los demás efectos, y de este modo se lograría una mayor posibilidad de medir los fotones de la radiación térmica procedente únicamente del efecto Unruh.

Los investigadores ya tienen algunas ideas sobre cómo diseñar un experimento basado en su hipótesis. Planean construir un acelerador de partículas del tamaño de un laboratorio capaz de acelerar un electrón a una velocidad cercana a la de la luz. Buscan la forma de diseñar la trayectoria del electrón para suprimir los efectos clásicos y amplificar el escurridizo efecto Unruh.

El estudio se titula “Acceleration-induced effects in stimulated light-matter interactions”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)