Ефект Унру

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Ефект Унру - гіпотетичне явище виникнення планківського теплового випромінювання в системі відліку, що прискорюється, за відсутності цього випромінювання в інерціальній системі відліку. Іншими словами, спостерігач, що прискорюється, побачить фон випромінювання навколо себе, навіть якщо нерухомий спостерігач не бачить нічого.

Основний квантовий стан (вакуум) в нерухомій системі переходить в стан термодинамічної рівноваги в системі відліку, що прискорюється. Ефект був теоретично передбачений в 1976 році Біллом Унру з Університету Британської Колумбії. Враховуючи принцип еквівалентності випромінювання Унру можна вважати аналогом випромінювання Хокінга. При рівноприскореному русі позаду тіла, що прискорюється, також виникає горизонт подій.

Унру показав, що поняття вакууму залежить від того, як спостерігач рухається крізь простір-час. Якщо навколо нерухомого спостерігача знаходиться тільки вакуум, то спостерігач, що прискорюється, побачить навколо себе багато частинок, що знаходяться в термодинамічній рівновазі, тобто теплий газ. Ефект Унру справив переворот в розумінні слова вакуум, оскільки тепер можна говорити про вакуум тільки щодо якогось об'єкта.

За сучасними визначеннями, поняття вакуум — не те ж саме, що і порожній простір, оскільки весь простір заповнений квантованими полями. Вакуум — це найпростіше, або найнижче з можливих станів. Енергетичні рівні будь-якого квантованого поля залежать від Гамільтоніана, який, у свою чергу, залежить від координат, імпульсів та часу. Відповідно до спеціальної теорії відносності, два спостерігачі, рухаючись назустріч, повинні використовувати різні тимчасові координати. Тому гамільтоніан, а значить і поняття вакууму, залежить від системи відліку.

Як відомо, кількість частинок є власним значенням оператора, залежного від операторів народження та знищення. Перед тим, як визначити операторів народження і знищення, нам потрібно розкласти вільне поле на позитивні та негативні частотні компоненти. А це можна зробити тільки в просторах з часово-подібним вектором Кіллінга. Розкладання буде різним в декартових та рідлерових координатах, попри те що вони зв'язані перетворенням Боголюбова. Саме тому кількість частинок залежить від системи відліку.

Ефект Унру пояснює випромінювання Хокінга в іграшковій моделі.

Чисельне значення[ред.ред. код]

Температура спостережуваного випромінювання Унру виражається тією ж формулою, що і температура випромінювання Хокінга, але залежить не від поверхневої гравітації, а від прискорення системи відліку а:

T=\frac{\hbar a}{2\pi kc}

Так, температура вакууму в системі координат частинки, що рухається в умовах тяжіння Землі з прискоренням 9.81 м/с рівна 4×10−20 К. Для експериментальної перевірки Ефекта Унру планується досягти прискорення частинок 1026 м/с², що відповідає температурам біля 400 000 K

Ефект Унру також спричиняє за собою зміну швидкості розпаду прискорених частинок відносно частинок, рухомих за інерцією. Стабільні частинки такі, як протон, набувають кінцевий час розпаду.[1] [2]

Дивись також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  1. R. Mueller, Decay of accelerated particles, Phys. Rev. D 56, 953—960 (1997) preprint.
  2. D. A. T. Vanzella and G. E. A. Matsas, Decay of accelerated protons and the existence of the Fulling-Davies-Unruh effect, Phys. Rev. D 67, 065002 (2003) preprint.