Peneliti Mengusulkan Metode Superradiansi untuk Verifikasi Eksperimental Efek Unruh

Sebuah konsorsium peneliti internasional telah mengajukan cetak biru eksperimental baru yang dirancang untuk membawa Efek Unruh, yang selama ini hanya bersifat teoretis, ke ranah verifikasi empiris. Pendekatan ini, yang dirinci dalam proposal tahun 2025, berfokus pada pemanfaatan fenomena superradiansi di dalam rongga optik Fabry-Pérot yang direkayasa secara presisi. Efek Unruh, yang diprediksi oleh William Unruh pada tahun 1976, menyatakan bahwa pengamat yang berakselerasi akan merasakan vakum kuantum sebagai mandi termal. Tantangan utama dalam mengamati efek ini secara historis adalah kebutuhan akan akselerasi yang sebanding dengan yang ditemukan di dekat horizon peristiwa lubang hitam bintang—ambang batas yang sebelumnya dianggap tidak dapat dicapai untuk eksperimen di Bumi. Prediksi ini merupakan teori yang terkenal, meskipun belum terverifikasi, dalam teori medan kuantum dan relativitas umum.

Metodologi yang diusulkan ini mengubah hambatan observasi tersebut dengan memanfaatkan superradiansi. Superradiansi adalah proses di mana atom-atom yang berdekatan secara kooperatif memancarkan semburan cahaya yang intens dan tersinkronisasi, sebuah konsep yang pertama kali diprediksi oleh Robert Dicke pada tahun 1950-an. Inovasi utamanya terletak pada penggunaan waktu yang tepat dari kilatan superradiant ini sebagai tanda tangan yang dapat diukur. Ketika atom-atom dikenai gangguan termal samar yang diinduksi oleh Efek Unruh, emisi kilatan tersebut diperkirakan terjadi sedikit lebih awal. Pergeseran temporal yang sangat kecil ini memberikan penanda yang jelas, yang diyakini oleh para peneliti dapat secara efektif memisahkan sinyal Unruh yang diinginkan dari kebisingan latar belakang yang meluas.

Penyelidik utama, Akhil Deswal dari Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Mohali, bersama Navdeep Arya dari Stockholm University, Kinjalk Lochan, dan Sandeep K. Goyal, mempublikasikan protokol mereka dalam jurnal bergengsi *Physical Review Letters*. Arsitektur eksperimental ini mengandalkan rongga optik Fabry-Pérot. Rongga ini menggunakan dua cermin paralel yang sangat reflektif untuk memperkuat emisi superradiant sambil secara bersamaan memberikan penekanan yang kuat terhadap sumber kebisingan asing. Pengaturan ini sangat penting untuk mendeteksi efek halus yang dirumuskan oleh William Unruh pada tahun 1976, yang menghubungkan akselerasi dengan suhu yang dirasakan.

Karya ini menawarkan penyimpangan signifikan dari kendala teoretis sebelumnya, karena besarnya akselerasi yang dibutuhkan jauh lebih rendah daripada yang sebelumnya dianggap perlu untuk sinyal yang dapat diukur. Konfirmasi Efek Unruh dalam pengaturan laboratorium yang terkontrol akan memberikan jendela terestrial ke dalam fenomena yang sebelumnya terbatas pada lingkungan kosmologis ekstrem, menjembatani mekanika kuantum, termodinamika, dan relativitas umum. Kemampuan untuk memverifikasi Efek Unruh secara eksperimental—yang menyatakan bahwa definisi vakum kuantum bergantung pada lintasan—akan memvalidasi prinsip inti fisika modern mengenai kerangka non-inersia. Tim menyimpulkan bahwa pengamatan penanda temporal ini membuka pintu untuk mempelajari fenomena kuantum yang dipengaruhi gravitasi di bawah kondisi yang dapat dikontrol dan non-kosmologis.