Unruh-effekten

Unruh-effekten (fullständigare Fulling–Davies–Unruh-effekt) är ett hypotetiskt fenomen inom kvantfältteori, som förutsäger att en observatör som accelererar kommer att observera svartkroppsstrålning, där en observatör i ett inertialsystem inte skulle ha observerat någon. Med andra ord verkar bakgrunden varm i ett accelererat referenssystemMall:Förtydliga. Populärt beskrivet skulle en termometer som viftas runt i ett tomt rum bortsett från andra bidrag ha registrerat en temperatur som var skild från noll.

Unruh-effekten beskrevs först av Stephen Fulling 1973, Paul Davies 1975 och W. G. Unruh 1976. Det är för närvarande inte klart om Unruh-effekten faktiskt har observerats, eftersom de påstådda observationerna är omstridda. Det har även framförts tvivel, ifall Unruh-effekten implicerar att Unruh-strålning existerar.

Ekvationen

Unruh-temperaturen, som William Unruh beräknade 1976, är den effektiva temperatur som en accelererad detektor mäter i ett vakuumfält. Den ges av

$T=\frac{\hslash a}{2\pi c{k}_{\text{B}}},$

där $a$ är den lokala accelerationen, $k_{\text{B}}$ är Boltzmanns konstant, $\hslash$ är den reducerade Plancks konstant, och $c$ är ljusets hastighet i vakuum. Alltså skulle en egenacceleration på 2,5 × 10²⁰ m s⁻² motsvara en temperatur på 1 K.

Unruh-tempeaturen har samma form som Hawkingtemperaturen $T_{\text{H}}=\hslash g/(2\pi c{k}_{\text{B}})$ i ett svart hål, som Stephen Hawking själv kom fram till vid samma tid. Den kom därför att ibland kallas Hawking–Unruh-temperaturen.

Härledningen utförs enklast med Rindlerkoordinater.

Andra tillämpningar och möjlig experimentell observation

Unruh-effekten bör även leda till att accelererade partiklars sönderfallshastighet avviker från inertial-partiklars. Stabila partiklar som elektronen skulle kunna ha övergångshastighet till högre masstillstånd som inte är noll, när de accelereras tillräckligt snabbt.

Forskare hävdar att experiment som framgångsrikt påvisat Sokolov–Ternov-effekten även skulle kunna detektera Unruh-effekten under vissa omständigheter.

Teoretiska överväganden 2011 föreslår att accelererade detektorer borde kunna användas för att direkt påvisa Unruh-effekten med dagens teknik.

Se även

• Casimireffekten
• Hawkingstrålning
• Parbildning
• Kvantinformation
• Stokastisk elektrodynamik
• Virtuell partikel

Referenser

Allmänna källor

• Viatcheslav F. Mukhanov, et al.: Introduction to quantum effects in gravity. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2009, Mall:ISBN; Kap.8; Unruh effect, sid. 97ff. @ google books.
• Mall:Tidskriftsref
• John Earman: The Unruh effect for philosophers. Studies in History and Philosophy of Modern Physics, Vol.42, Issue 2, sid.81-97, DOI: 10.1016/j.shpsb.2011.04.001 (maj 2011).