Hace cuarenta años, El físico canadiense Bill Unruh hizo una predicción sorprendente con respecto a la teoría cuántica de campos. Conocido como el efecto Unruh, su teoría predijo que un observador acelerado estaría bañado en radiación de cuerpo negro, mientras que un observador inercial no estaría expuesto a ninguno. ¿Qué mejor manera de conmemorar el 40 aniversario de esta teoría que considerar cómo podría afectar a los seres humanos que intentan viajes espaciales relativistas?

Tal fue la intención detrás de un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores de Sao Paulo, Brasil. En esencia, consideran cómo se podría confirmar el efecto Unruh mediante un experimento simple que se basa en la tecnología existente. Este experimento no solo probaría de una vez por todas si el efecto Unruh es real, también podría ayudarnos a planificar el día en que los viajes interestelares se hagan realidad.

Para decirlo en términos sencillos, La teoría de la relatividad de Einstein establece que el tiempo y el espacio dependen del marco de referencia inercial del observador. Consistente con esto es la teoría de que si un observador viaja a una velocidad constante a través del vacío vacío, encontrarán que la temperatura de dicho vacío es cero absoluto. Pero si comenzaran a acelerar, la temperatura del espacio vacío se volvería más caliente.

Esto es lo que William Unruh, un teórico de la Universidad de Columbia Británica (UBC), Vancouver - afirmó en 1976. Según su teoría, un observador que acelera a través del espacio estaría sujeto a un "baño termal", es decir, fotones y otras partículas, que se intensificaría cuanto más aceleraran. Desafortunadamente, nadie ha podido medir este efecto, ya que no existe ninguna nave espacial que pueda alcanzar el tipo de velocidades necesarias.

Por el bien de su estudio, que se publicó recientemente en la revista Cartas de revisión física bajo el título "Observación virtual del efecto Unruh", el equipo de investigación propuso un experimento simple para probar el efecto Unruh. Dirigido por Gabriel Cozzella del Instituto de Física Teórica (IFT) de la Universidad Estatal de Sao Paulo, afirman que este experimento resolvería el problema midiendo un fenómeno electromagnético ya entendido.

Esencialmente, argumentan que sería posible detectar el efecto Unruh midiendo lo que se conoce como radiación de Larmor. Esto se refiere a la energía electromagnética que se irradia desde partículas cargadas (como electrones, protones o iones) cuando se aceleran. Como afirman en su estudio:

"Una estrategia más prometedora consiste en buscar huellas dactilares del efecto Unruh en la radiación emitida por cargas aceleradas. Las cargas aceleradas deberían reaccionar debido a la emisión de radiación, temblando en consecuencia. Tal temblor sería interpretado naturalmente por los observadores de Rindler como una consecuencia de la interacción de la carga con los fotones del baño termal de Unruh ".

Como describen en su artículo, esto consistiría en monitorear la luz emitida por electrones dentro de dos marcos de referencia separados. En el primero, conocido como "cuadro de aceleración", los electrones se disparan lateralmente a través de un campo magnético, lo que haría que los electrones se movieran en un patrón circular. En el segundo, el "marco de laboratorio", se aplica un campo vertical para acelerar los electrones hacia arriba, haciendo que sigan un camino parecido a un sacacorchos.

En el marco acelerado, Cozzella y sus colegas suponen que los electrones se encontrarían con la "niebla de fotones", donde ambos los irradian y emiten. En el marco del laboratorio, los electrones se calentarían una vez que se aplicara la aceleración vertical, provocando que muestren un exceso de fotones de longitud de onda larga. Sin embargo, esto dependería de la "niebla" existente en el marco acelerado para empezar.

En breve, este experimento ofrece una prueba simple que podría determinar si existe o no el efecto Unruh, que es algo que ha estado en disputa desde que se propuso. Una de las bellezas del experimento propuesto es que podría realizarse utilizando aceleradores de partículas y electroimanes que están disponibles actualmente.

En el otro lado del debate están aquellos que afirman que el efecto Unruh se debe a un error matemático cometido por Unruh y sus colegas. Para esos individuos, este experimento es útil porque desacreditaría efectivamente esta teoría. A pesar de todo, Cozzella y su equipo confían en que el experimento propuesto arrojará resultados positivos.

"Hemos propuesto un experimento sencillo en el que la presencia del baño termal de Unruh se codifica en la radiación de Larmor emitida por una carga acelerada, "dicen". Entonces, llevamos a cabo un sencillo cálculo de electrodinámica clásica (verificado por uno de teoría cuántica de campos) para confirmarlo por nosotros mismos. A menos que uno desafíe la electrodinámica clásica, nuestros resultados deben considerarse virtualmente como una observación del efecto Unruh ".

Si los experimentos resultaran exitosos, y se ha demostrado que existe el efecto Unruh, Sin duda, tendría consecuencias para cualquier misión futura en el espacio profundo que dependa de sistemas de propulsión avanzados. Entre el Proyecto Starshot, y cualquier misión propuesta que implique el envío de una tripulación a otro sistema estelar, Los efectos añadidos de una "niebla de fotones" y un "baño termal" deberán tenerse en cuenta.