「真空」其實富含粒子 科學家提出驗證實驗

安魯效應（Unruh effect）提出真空其實充滿了粒子，這種現象和物理學家霍金（StephenHawking）提出的黑洞輻射理論，都是結合量子物理學和相對論的知名理論。可是還無法得到實驗支持，最近一份研究終於提出一個實驗能夠進行驗證。

愛因斯坦相對論的一個基本概念是說，觀測結果在很大程度上取決於觀測者的運動狀態。鐘錶走得多快？某個物體有多長？光波的波長是多少？所有這些看似平常的問題，其實沒有固定的答案。

對於以不同速度運動的觀測者來說，答案是不同的。同樣，對於某個空間是不是真空的問題，答案也取決於觀測者的速度。

安魯（William Unruh）在1976年提出，對於高速加速的觀測者來說，真空有一定溫度。這是由所謂的虛擬粒子導致。霍金輻射理論也認為，虛擬粒子導致黑洞出現某種蒸散現象，導致黑洞質量減小。

主要研究員之一諾定咸大學（Universityof Nottingham）的厄恩（Sebastian Erne）說：「直接觀測安魯效應對於今天的我們來說，完全辦不到。你需要一個在1微秒內加速到接近光速的探測器，才偵測到細微的安魯效應。然而，可以通過其它辦法探索這個奇異的效應：使用量子模擬器。」

「量子物理學對於很多定律具有普遍意義。」合作研究員維也納科技大學（Vienna University of Technology）的施密德邁耶（Jorg Schmiedmayer）說：「也就是說，你可以通過研究另一個完全不同的系統，以探索一個特定的量子系統。」

諾定咸大學黑洞研究室的古丁（Cisco Gooding）說：「用一個系統模擬另一個系統，對研究黑洞這樣的物體特別有用，因為黑洞基本上是觸碰不到的東西。」「可是，我們在實驗室可以造出模擬的黑洞。」

對於安魯效應也是一樣，雖然無法展示真空中加速觀測者的情形，研究人員提出了這樣一個替代模擬器的情形進行實驗。

這份研究提出這樣的辦法驗證安魯效應：雖然無法直接研究真空的情形，利用一個二維超低溫原子雲——即玻色-愛因斯坦冷凝物作為量子模擬器，模擬真空系統，利用激光束作為探測器在冷凝物中移動，如果在原本寂靜的冷凝物中探測到聲子，就可以證明出現了安魯效應。

施密德邁耶說：「如果你移動激光束，當它穿過冷凝物的時候，等同於探測器在真空中的移動。如果引導激光束以加速模式在原子雲中穿過，那麼應該會發現在靜止狀態下探測不到的干擾因素，就像真空中的加速者將觀測到在靜止狀態下觀測不到的熱力。」

諾定咸大學黑洞研究室負責人溫福特（Silke Weinfurtner）說：「直到現在，安魯效應一直是一個抽象的概念。很多人已經放棄了用實驗對它驗證的希望。我們提出用量子模擬器結合粒子探測器的實驗，將探索這個理論模型變為可能。」

這份研究11月23日發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。◇

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