حرارة من الفراغ: كيف نلتقط توهج التسارع سريع
في الغرفة، يلامس الهواء الجلد ونشعر بحرارته. لكن إذا انطلق الجسم فجأة بتسارع هائل، فستأتي الحرارة حتى من الفراغ المطلق. هذا ليس خيالًا، بل نتيجة صارمة لنظرية المجال الكمومي: بالنسبة لمراقب يتسارع، يصبح الفراغ حمامًا دافئًا. التأثير الذي تنبأ به ويليام أونرو في عام 1976، ظل حتى الآن بعيدًا عن الملاحظة المباشرة.
الصعوبة الرئيسية هي التسارع بما يكفي لملاحظة هذا التوهج الخافت. أظهر أونرو أن درجة حرارة الحمام تزداد مع التسارع، لكن حتى عند مليارات الجاذبية تبقى ضئيلة. وجد مؤلفو العمل الجديد طريقًا ملتويًا: استخدام المسرعات ذات الموجة المستيقظة. في هذه الأجهزة، تتسارع حزم الجسيمات على قمة موجة البلازما، مثل راكبي الأمواج. تخلق هذه الآلات تدرجات حادة في التسارع، وبالتالي إشعاعًا موجهًا للأمام في نطاق التحليل الطيفي (بين الضوء تحت الأحمر وموجات الراديو).
لاستخراج الإشارة من الخلفية، يعتمد العلماء على مبدأ التوازن التفصيلي. هذا توازن خاص بين الامتصاص والإشعاع، موجود فقط في الإشعاع الحراري. إذا رصدت الكواشف هذه النسبة بالضبط، يمكننا القول بثقة: الفراغ سخن. التقنيات الحالية — مصفوفات حساسة من أجهزة الاستقبال ومسرعات ليزرية قوية — اقتربت كثيرًا من العتبة التي يصبح عندها هذا التجربة ممكنًا.
الفراغ الذي اعتدنا اعتباره صفرًا مطلقًا يخفي حرارة. باصطيادها، سيختبر الفيزيائيون أسس النماذج شبه الكمومية وربما يرون تلميحات عن جسيمات جديدة، أثقل من أن تنتجها المصادمات الحديثة. هكذا، غرفة حيث الهواء صامت وميزان الحرارة يشير إلى الصفر، تمتلئ فجأة بحرارة خفية — فقط ابدأ بالحركة.
للوصول بالتسارع إلى درجة حرارة الغرفة (حوالي 300 كلفن)، يجب أن تتسارع بمعدل 10²¹ مرة أكبر من تسارع السقوط الحر — كما لو كنت تكتسب سرعة في ثانية واحدة أكبر بمئات الآلاف من المرات من سرعة الضوء. لحسن الحظ، لمراقبة التأثير، يكفي تسارع أكثر تواضعًا، لكنه لا يزال هائلًا.
في رواية «تاو صفر» لبول أندرسون، تتسارع سفينة الفضاء بقوة لدرجة أن الطاقم يرى الفراغ من حولهم يتغير — يشبه تأثير أونرو، لكن على نطاق كوني.