超放射現象を利用したウンルー効果の実験的検証手法を研究者らが提案

国際的な研究者コンソーシアムが、理論的に予測されてきたアンルー効果を実験的に検証するための新たな実験計画を提示した。このアプローチは、2025年の提案として詳細が明らかにされており、精密に設計されたファブリ・ペロー光共振器内で超放射現象を活用することに焦点を当てている。アンルー効果の観測における核心的な課題は、加速する観測者が量子真空を熱浴として認識するという現象を捉えるために、恒星ブラックホールの事象の地平線付近に匹敵するほどの加速度が必要とされてきた点にある。この閾値は、地上実験では達成不可能だと見なされていた。

1976年にウィリアム・アンルーによって予測されたアンルー効果は、加速する観測者が量子真空を熱浴として知覚するという原理を提唱している。これは、量子場理論および一般相対性理論における、よく知られているものの、未だ検証されていない理論的予測である。従来の観測上の困難を克服するため、提案された手法は超放射を利用する。超放射とは、1950年代にロバート・ディッケが初めて予測した概念であり、原子が密接に配置された状態で協調的に、同期した強烈な光のバーストを放出するプロセスである。

この研究における重要な革新は、超放射フラッシュの正確なタイミングを測定可能なシグネチャとして利用することにある。原子がアンルー効果によって引き起こされる微弱な熱的摂動にさらされた場合、光の放出はわずかに早く発生すると予測されている。このごくわずかな時間的ずれが、研究者らが求めているアンルー信号を、広範なバックグラウンドノイズから効果的に分離するための明確な指標を提供する。

インド科学教育研究大学（IISER）モハリ校のアキル・デスワル主任研究員、ストックホルム大学のナブディープ・アーヤ氏、キンジャルク・ローチャン氏、サンディープ・K・ゴヤル氏らによって、このプロトコルは著名な学術誌『Physical Review Letters』に発表された。実験のアーキテクチャは、ファブリ・ペロー光共振器に依存している。この共振器は、高反射性の平行な二枚の鏡を使用し、超放射の放出を増幅させると同時に、外部ノイズ源を強力に抑制する。この設定は、1976年にウィリアム・アンルーが加速度を知覚される温度と結びつけた微妙な効果を検出するために極めて重要である。

本研究は、測定可能な信号を得るために必要だと従来考えられていた加速度の大きさよりも、桁違いに低い加速度で済むという点で、従来の理論的制約から大きく逸脱している。アンルー効果が管理された実験室環境で確認されれば、量子力学、熱力学、一般相対性理論を結びつけ、これまで極端な宇宙論的環境に限定されていた現象を地上で観測する窓口となる。量子真空の定義が経路に依存すると提唱するアンルー効果を実験的に検証する能力は、非慣性系に関する現代物理学の核心的な教義を裏付けることになる。研究チームは、この時間的マーカーを観測することで、制御可能な非宇宙論的条件下で重力の影響を受ける量子現象を研究する道が開かれると結論付けている。