科學家提議利用超輻射機制在實驗室中驗證昂魯效應

國際研究團隊提出了一項創新的實驗藍圖，旨在將理論預測的「昂魯效應」（Unruh effect）帶入實證驗證的範疇。這項詳載於2025年提案中的方法，核心是利用經過精確設計的法布里-珀羅光學腔（Fabry-Pérot optical cavities）內的超輻射現象。

昂魯效應由威廉·昂魯（William Unruh）於1976年提出，其核心觀點是，對於一個加速運動的觀察者而言，量子真空會被感知為一個熱浴。儘管這是量子場論和廣義相對論中一項廣為人知但尚未獲得證實的理論預測，但觀察該效應的挑戰極為艱鉅。傳統上，觀察昂魯效應需要極高的加速度，其量級需與恆星級黑洞事件視界附近的加速度相當，這在以往被認為是地球實驗無法達成的門檻。

為克服這項觀測難題，研究團隊提出的方法利用了超輻射（superradiance）現象。超輻射是羅伯特·迪克（Robert Dicke）在1950年代首次預測的概念，描述了緊密間隔的原子協同發射出同步且強烈光脈衝的過程。這項創新的關鍵在於將超輻射閃光的精確時間作為可測量的特徵訊號。

當原子受到昂魯效應所引起的微弱熱擾動時，預計光脈衝的發射時間會略微提前。研究人員認為，這種極微小且可測量的時間偏移，提供了一個明確的標記，能夠有效地將所需的昂魯訊號與普遍存在的背景雜訊區分開來。

這項研究協議已發表於著名的《物理評論快報》（Physical Review Letters）。主要研究者包括印度科學教育與研究學院莫哈利分校（IISER Mohali）的阿希爾·德斯瓦爾（Akhil Deswal）、斯德哥爾摩大學的納夫迪普·阿亞（Navdeep Arya），以及金賈爾克·洛昌（Kinjalk Lochan）和桑迪普·K·戈亞爾（Sandeep K. Goyal）。實驗架構依賴於法布里-珀羅光學腔，該腔體利用兩個高反射率的平行鏡面，在放大超輻射發射的同時，也能夠強力抑制外部雜訊來源。這種設置對於偵測昂魯於1976年提出的、將加速度與感知溫度聯繫起來的微妙效應至關重要。

這項工作標誌著對先前理論限制的重大突破，因為所需加速度的量級遠低於過去認為產生任何可測量訊號所需的數值。若能在受控的實驗室環境中證實昂魯效應，將為研究此前僅限於極端宇宙環境的現象提供一個地面窗口，從而連結量子力學、熱力學和廣義相對論。昂魯效應主張量子真空的定義是路徑依賴性的，若能透過實驗驗證此一效應，將確立現代物理學中關於非慣性座標系的一個核心原則。研究團隊總結，觀察到這個時間標記，為在可控、非宇宙條件下研究受重力影響的量子現象開啟了大門。