Onderzoekers hebben, Voor de eerste keer, identificeerde de voldoende en noodzakelijke voorwaarden waaraan de lage-energielimiet van kwantumzwaartekrachttheorieën moet voldoen om de belangrijkste kenmerken van het Unruh-effect te behouden.

In een nieuwe studie, onder leiding van onderzoekers van SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, de Complutense Universiteit van Madrid en de Universiteit van Waterloo, er wordt een solide theoretisch kader gegeven om wijzigingen in het Unruh-effect veroorzaakt door de microstructuur van ruimte-tijd te bespreken.

Het Unruh-effect, genoemd naar de Canadese natuurkundige die er in 1976 een theorie over maakte, is de voorspelling dat iemand die voortstuwing heeft en dus versnelt, fotonen en andere deeltjes zou waarnemen in een schijnbaar lege ruimte, terwijl een andere persoon die traag is, een vacuüm in datzelfde gebied zou zien.

"Traagheids- en versnelde waarnemers zijn het niet eens over de betekenis van 'lege ruimte, '" zegt Raúl Carballo-Rubio, een postdoctoraal onderzoeker bij SISSA, Italië. "Wat een traagheidswaarnemer met een deeltjesdetector identificeert als een vacuüm, wordt niet als zodanig ervaren door een waarnemer die door datzelfde vacuüm accelereert. De versnelde detector zal deeltjes in thermisch evenwicht vinden, als een heet gas."

"De voorspelling is dat de gemeten temperatuur evenredig moet zijn met de versnelling. Aan de andere kant, is het redelijk te verwachten dat de microstructuur van ruimte-tijd of, algemener, elke nieuwe fysica die de structuur van de kwantumveldentheorie op korte afstanden wijzigt, zou leiden tot afwijkingen van deze wet. Hoewel waarschijnlijk iedereen het ermee eens is dat deze afwijkingen aanwezig moeten zijn, er is geen consensus over de vraag of deze afwijkingen groot of klein zijn in een gegeven theoretisch kader. Dit is precies het probleem dat we wilden begrijpen."

"Wat we hebben gedaan, is de omstandigheden analyseren om het Unruh-effect te hebben en ontdekten dat, in tegenstelling tot een uitgebreid geloof in een groot deel van de gemeenschap, thermische respons voor deeltjesdetectoren kan plaatsvinden zonder een thermische toestand, " zei Eduardo Martin-Martinez, een assistent-professor in Waterloo's Department of Applied Mathematics. "Onze bevindingen zijn belangrijk omdat het Unruh-effect zich op de grens tussen de kwantumveldentheorie en de algemene relativiteitstheorie bevindt, dat is wat we weten, en kwantumzwaartekracht, die we nog moeten begrijpen."

"Dus, als iemand een theorie wil ontwikkelen van wat er gaande is buiten wat we weten van kwantumveldentheorie en relativiteit, ze moeten garanderen dat ze voldoen aan de voorwaarden die we identificeren in hun lage energielimieten."

De onderzoekers analyseerden de wiskundige structuur van de correlaties van een kwantumveld in kaders die verder gaan dan de standaard kwantumveldentheorie. Deze analyse werd vervolgens gebruikt om de drie noodzakelijke voorwaarden te identificeren die voldoende zijn om het Unruh-effect te behouden. Deze voorwaarden kunnen worden gebruikt om de lage-energetische voorspellingen van kwantumzwaartekrachttheorieën te bepalen en de bevindingen van dit onderzoek bieden de tools die nodig zijn om deze voorspellingen te doen in een breed spectrum van situaties.

In staat zijn geweest om te bepalen hoe het Unruh-effect wordt gewijzigd door wijzigingen in de structuur van de kwantumveldentheorie, evenals het relatieve belang van deze wijzigingen, de onderzoekers geloven dat de studie een solide theoretisch kader biedt om dit specifieke aspect te bespreken en misschien te testen als een van de mogelijke fenomenologische manifestaties van kwantumzwaartekracht. Dit is vooral belangrijk en geschikt, zelfs als het effect nog niet experimenteel is gemeten, zoals het naar verwachting in de niet zo verre toekomst zal worden geverifieerd.