研究人员们已经开发出一种新的理论来观察量子真空，这可能会带来对黑洞行为的新见解。顾名思义，如果你以极端加速穿越量子真空，这将不再只是个被认为是真空的空间：相反，它看起来像是一个充满粒子的温暖浴缸。这种现象与黑洞的霍金辐射密切相关。研究人员们展示了使用超冷原子云（玻色-爱因斯坦凝聚物）来观测这一现象的方法。这项研究发表在《物理评论快报》上。对于一个强加速的观察者来说，真空具有温度，这就是所谓的Unruh效应。通过使用所谓的量子模拟器，可以了解这一奇特效应，这被认为是直接观察Unruh效应的绝佳方法。许多量子物理定律是普遍的，并且可以展示在非常不同的系统中发生。研究人员指出，模拟一个系统以便研究另一个系统已经在理解黑洞等重要领域发挥了关键作用。通过使用特殊的激光束，已经展示了在冷博斯-爱因斯坦凝聚物中能够检测到这种不规则性。量子物理在实验之外的理论模型中带给我们新的见解，而这足以改变我们对于这个原本被认为不可能被观察的现象的认识。
研究人员开发了一种新的理论，用于观察量子真空，这可能会带来对黑洞行为的新见解。
Unruh效应将量子物理学和相对论结合在一起。迄今为止，尚无法测量或观察它，但现在来自诺丁汉大学领导的一个团队的新研究揭示了如何利用声音粒子来实现这一目标。该团队的研究已经在《物理评论快报》杂志上发布。
Unruh效应表明，如果您以极端加速度穿越量子真空，真空不再看起来像是真空：而是看起来像是充满粒子的温暖浴池。这种现象与黑洞的霍金辐射密切相关。
诺丁汉大学黑洞实验室的一个研究团队与英属哥伦比亚大学和维也纳理工大学合作，已经展示出，您可以在加速观察者的无声声子真空中听到声音粒子（音子）的两维云中创建一个超冷原子（玻色-爱因斯坦凝聚态）。这个声音不是检测器创造的，而是因为加速度而听到的（非加速的检测器仍然听不到声音）。
真空充满了粒子
阿尔伯特·爱因斯坦的相对论的一个基本概念是：测量结果可能取决于观察者的运动状态。钟表走得有多快？ object有多长？光线的波长是多少？对于这个问题，没有统一答案 - 结果是相对的 - 这取决于观察者移动的速度。但有关某个区域是否为空的问题呢？难道不应该至少有两个观察者对此达成一致吗？
不是的 - 因为对一个观察者来说看起来像是完美真空的东西对于另一个观察者来说可能是充满粒子和辐射的动荡乱群。由威廉·安鲁（William Unruh）于1976年发现的Unruh效应表明，对于强加速观察者，真空具有温度。这是由所谓的虚拟粒子造成的，它们还负责其他重要效应，比如导致黑洞蒸发的霍金辐射。
“直接观察Unruh效应是完全不可能的，正如威廉·安鲁所描述的那样，”来自诺丁汉大学最近作为ESQ研究员转到维也纳理工大学原子研究所的Sebastian Erne博士解释说。“你需要在一微秒内以接近光速加速的测量设备才能看到即使是微小的Unruh效应 -我们无法做到。”然而，还有另一种了解这种奇怪效应的方法：使用所谓的量子模拟器。
量子模拟器
“许多量子物理定律是普遍的。可以展示它们在非常不同的系统中发生。可以使用相同的公式来解释完全不同的量子系统，”来自维也纳理工大学的Jörg Schmiedmayer表示。"这意味着通常通过研究另一个量子系统，您可以学到有关特定量子系统的重要信息。”
“模拟一个系统使用另一个系统，尤其是对于理解黑洞是非常有用的，因为真实的黑洞实际上是无法接近的，”来自黑洞实验室的Cisco Gooding博士强调。"相反，类比黑洞可以很容易地在实验室中制造出来。”对于Unruh效应也是如此：如果由于实际原因无法展示原始版本，那么可以创建并检查另一个量子系统，以便在那里观察效应。
原子云和激光束
正如粒子是空间中的一种“扰动”，在冷博斯 - 爱因斯坦凝聚物中也存在扰动 - 会在波中传播的小不规则性（声波）。正如现在所示，使用特殊激光束应该可以检测到这些不规则性。通过特殊技巧，虽然与激光光互动，但博斯 - 爱因斯坦凝聚物最小程度地受到干扰。
Jörg Schmiedmayer 解释说：“如果您移动激光束，使照射点在博斯-爱因斯坦凝聚物上移动，这相当于观察者在空空中移动。如果您以加速度运动激光束覆盖原子云，您应该能够探测到在静止情况下看不见的扰动 - 就像在真空中加速观察者会感觉到热水浴，而对于静止观察者来说那并不存在。”
“到目前为止，Unruh效应一直是一个抽象的思想，”在诺丁汉大学领导黑洞实验室的Silke Weinfurtner教授表示，“许多人已经放弃了对实验验证的希望。将一个粒子探测器纳入量子模拟将为我们提供对通常无法通过实验获得的理论模型的新见解。”
已经开始初步计划，在诺丁汉大学使用超流氦进行实验版本。“这是可能的，但非常耗时，我们需要克服技术障碍，”Jörg Schmiedmayer解释说。“但这将是了解一个先前被认为是几乎不可观测的重要效应的绝佳途径。”
