检测：真空中凭空浮现的光子

黑洞是具有巨大引力的时空区域。科学家们最初认为，没有任何东西能逃出这些巨大物体的边界，包括光。

自从阿尔伯特-爱因斯坦的广义相对论提出黑洞存在的可能性以来，黑洞的确切性质一直受到挑战。其中最著名的发现是英国物理学家斯蒂芬-霍金的预测，即一些粒子实际上是在黑洞的边缘发射出来的。

20世纪70年代初，在霍金提出了著名的霍金辐射后，加拿大物理学家William Unruh提出，一个加速足够快的光电探测器可以“看到”真空中凭空出现的光子。

现在，来自达特茅斯的新研究详细阐述了这种装置的设计原理。

"在日常意义上，这些发现令人惊讶地表明从空无一物的真空中出现了光。"埃莉诺和A.凯尔文-史密斯杰出物理学教授、高级研究员Miles Blencowe介绍说，"从本质上讲，我们已经从无中生有；想到这一点就非常酷。"

在经典物理学中，真空被认为是没有物质、光和能量。但在量子物理学中，真空并不那么空，而是充满了起伏的光子。然而，这种光几乎不可能被观测。

但也仅仅是几乎，科学可以证明，观察真空光是可能的，该团队开始寻找一种切实可行的观测方法。

在研究人员提出的实验中，一个邮票大小的合成钻石膜含有以氮为基础的光探测器，悬浮在创造出真空环境的超冷金属盒中。

发表在《通信物理学》上的理论预测，快速加速的嵌氮原子(有意导致材料缺陷)钻石膜可以用于检测真空光子。

"钻石的运动产生光子，"21岁的王晖(音)说，他是一名博士后研究员。"从本质上讲，你所需要做的就是猛烈地摇晃一些东西，产生纠缠的光子。"

这项研究得到了美国国家科学基金会的支持，是第一个探索使用多光子探测器--钻石缺陷--来放大加速度和提高检测灵敏度的研究。

王晖说："钻石检测到的光子是成对产生的。这种成对的、纠缠的光子的产生，证明了光子是在真空中产生的，而不是来自其他源。"

检测到的光存在于微波频率中，所以人眼不可见，但科学家希望这项工作能像其他理论研究一样，增进对现代物理学的理解，为社会作出贡献。特别是，这项工作可能有助于通过爱因斯坦的研究，检验霍金关于黑洞辐射理论预言。

https://phys.org/news/2021-09-theory-darkness-vacuum.html

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