Físicos del Darmouth College han detallado detallar una forma de producir y detectar luz a partir del vacío, que antes se pensaba que no era observable.
En la física clásica, el vacío se considera la ausencia de materia, luz y energía. En física cuántica, el vacío no está tan vacío, sino que está lleno de fotones que fluctúan dentro y fuera de la existencia. Sin embargo, esta luz es prácticamente imposible de medir.
Con la ciencia ya demostrando que la observación de la luz en el vacío es posible, el equipo se propuso encontrar una forma viable de detectar los fotones.
La teoría, publicada en Communications Physics, predice que las imperfecciones basadas en nitrógeno en una membrana de diamante que se acelera rápidamente pueden hacer la detección.
En el experimento propuesto, un diamante sintético del tamaño de un sello postal que contiene los detectores de luz a base de nitrógeno se suspende en una caja de metal súper enfriada que crea un vacío. La membrana, que actúa como un trampolín atado, se acelera a un ritmo enorme.
"El movimiento del diamante produce fotones", dice en un comunicado Hui Wang, investigadora postdoctoral que escribió el artículo teórico como estudiante de posgrado. "En esencia, todo lo que necesitas hacer es agitar algo lo suficientemente violento como para producir fotones entrelazados".
El estudio es el primero en explorar el uso de múltiples detectores de fotones (los defectos de diamante) para amplificar la aceleración y aumentar la sensibilidad de detección. La oscilación del diamante también permite que el experimento tenga lugar en un espacio controlable a velocidades intensas de aceleración.
"Los fotones detectados por el diamante se producen en pares", dice Hui Wang. "Esta producción de fotones emparejados y entrelazados es una prueba de que los fotones se producen en el vacío y no a partir de otra fuente".
La luz detectada existe en frecuencia de microondas, por lo que no es visible para el ojo humano, pero Wang y su supervisor, el profesor de Física Miles Blencowe, esperan que el trabajo contribuya a la comprensión de las fuerzas físicas que contribuyen a la sociedad de la forma en que lo han hecho otras investigaciones teóricas. En particular, el trabajo puede ayudar a arrojar luz experimental sobre la predicción de Hawking de la radiación de agujeros negros a través de la lente de la investigación de Einstein.
"Parte de la responsabilidad y la alegría de ser teóricos como nosotros es difundir ideas", dice Blencowe. "Estamos tratando de demostrar que es factible hacer este experimento, para probar algo que hasta ahora ha sido extraordinariamente difícil".
