摘要：近半个世纪来，物理学界一直在寻找验证安鲁效应的实验方法。这一理论预测认为，加速运动的观察者能从看似空无一物的量子真空中感受到热辐射。如今，广岛大学的研究团队提出了一种革命性的检测方案，有望让这一神秘现象首次在实验室中现身，为基础物理学的重大突破铺平道路。

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250924012234.htm

近半个世纪来，物理学界一直在寻找验证安鲁效应的实验方法。这一理论预测认为，加速运动的观察者能从看似空无一物的量子真空中感受到热辐射。如今，广岛大学的研究团队提出了一种革命性的检测方案，有望让这一神秘现象首次在实验室中现身，为基础物理学的重大突破铺平道路。

安鲁效应以理论物理学家威廉·安鲁的名字命名，描述了一个看似违反直觉的现象：静止的观察者在量子真空中什么也感受不到，但加速运动的观察者却会感受到温暖的热辐射。这种"幻热"实际上源于量子真空中不断涌现和湮灭的虚粒子对，是爱因斯坦相对论与量子理论深度交融的产物。

半世纪理论等待实验验证

量子理论告诉我们，即使在最空旷的宇宙空间中，真空也并非真正的"空"。微观尺度上，能量始终在波动，虚粒子对不断地从真空中产生又迅速消失，就像沸腾的水面上不断冒出的气泡。对于静止的观察者而言，这些量子涨落保持平衡，无法被直接观测到。

然而，安鲁效应揭示了一个惊人的事实：当观察者处于加速状态时，这种平衡被打破。加速运动改变了观察者对量子场的感知方式，使得原本不可见的虚粒子变成了真实的、带有热能分布的粒子。这种现象被形象地称为"量子温暖"。

科学家们可能已经找到了第一个从空旷空间瞥见量子温暖的实用方法。图片来源：AI/ScienceDaily.com

广岛大学名誉教授畠中纪之解释道："静止的观察者什么也看不到，但正在加速的观察者将它们视为具有热能分布的真实粒子——一种'量子温暖'。"这种效应不仅展示了时空几何与量子力学之间的深刻联系，更可能为理解黑洞热力学、宇宙学和量子引力等前沿问题提供关键线索。

尽管安鲁效应在理论上早已确立，但实验验证却一直面临着看似不可逾越的技术障碍。要产生足够强烈的效应以供观测，需要达到约10^20米每秒平方的极端加速度——这相当于将物体从静止加速到光速只需十分之一秒的惊人水平。在传统的线性加速系统中，这样的加速度远超现有技术能力。

超导技术开启新可能

面对这一挑战，广岛大学的研究团队另辟蹊径，提出了一种基于超导量子器件的创新方案。他们的策略核心在于利用环形约瑟夫森结中的圆周运动来实现极高的有效加速度。

约瑟夫森结是两个超导体之间由绝缘层分隔形成的量子器件，其中的超导电流可以形成量子化的磁通子。在研究团队的设计中，这些磁通子-反磁通子对在微小的环形结构中做圆周运动，由于半径极小，即使相对较低的旋转速度也能产生巨大的向心加速度。

广岛大学助理教授片山春菜指出："超导微细加工技术的进步使我们能够创建具有极小半径的电路，从而实现极高的有效加速度并产生几开尔文的安鲁温度——这个温度足够高，可以用现有技术进行实验检测。"

更为巧妙的是，研究团队发现圆周加速引起的量子涨落能够触发亚稳态磁通子对的分裂。这种分裂事件会在超导电路中产生明显的宏观电压跳跃，为安鲁效应提供了直接而明确的实验信号。

宏观信号揭示微观秘密

这一实验方案的精妙之处在于将微观的量子效应放大为宏观的可测量信号。当圆周加速产生的"量子温暖"达到一定强度时，会导致磁通子-反磁通子对的结合状态变得不稳定，最终发生分裂。这种量子事件随即触发超导电路中的宏观电压跳跃，形成不可否认且易于测量的实验特征。

畠中纪之表示："最令人惊讶的方面之一是，微观量子涨落可以诱发突然的宏观电压跳跃，使难以捉摸的安鲁效应可以直接观察到。更引人注目的是，开关分布仅随加速度而变化，而所有其他参数都保持固定——这是安鲁效应本身的清晰统计指纹。"

通过统计分析这些电压跳跃事件的分布模式，研究人员不仅能够确认安鲁效应的存在，还能精确测量安鲁温度。这种统计特征为区分安鲁效应与其他可能的物理现象提供了可靠的判据。

通往量子引力的桥梁

如果这一实验方案获得成功，其意义将远超基础物理学的范畴。安鲁效应的实验验证不仅会证实相对论与量子理论的深度统一，更可能为探索量子引力、黑洞物理学和宇宙学等前沿领域提供重要工具。

安鲁效应与霍金辐射之间存在着深刻的理论联系。霍金辐射预测黑洞会向外辐射热能，最终蒸发殆尽。虽然直接观测霍金辐射在技术上几乎不可能，但安鲁效应的实验验证可能为理解这一现象提供重要的类比和验证途径。

此外，这项研究开发的高灵敏度检测技术也具有广泛的应用前景。片山春菜指出："这项研究开发的高灵敏度和宽范围检测能力为未来的应用铺平了巨大的前景，特别是在先进的量子传感技术领域。"

来源：人工智能学家