Эффект Унру

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Эффект Унру состоит в возникновении планковского излучения в ускоряющейся системе отсчёта при отсутствии этого излучения в инерциальной системе отсчёта. Другими словами, ускоряющийся наблюдатель увидит фон излучения вокруг себя, даже если неподвижный наблюдатель не видит ничего. Основное квантовое состояние (вакуум) в неподвижной системе переходит в состояние термодинамического равновесия в ускоряющейся системе отсчёта. Эффект был открыт в 1976 году Биллом Унру из Университета Британской Колумбии. Вследствие принципа эквивалентности излучение Унру можно считать аналогом излучения Хокинга. При равноускоренном движении позади ускоряющегося тела также возникает горизонт событий.

Унру показал, что понятие о вакууме зависит от того, как наблюдатель движется сквозь пространство-время. Если вокруг неподвижного наблюдателя находится только вакуум, то ускоряющийся наблюдатель увидит вокруг себя много частиц, находящихся в термодинамическом равновесии, то есть тёплый газ. Эффект Унру произвёл переворот в понимании слова вакуум, так как теперь можно говорить о вакууме только относительно какого-то объекта.

По современным определениям, понятие вакуум — не то же самое, что и пустое пространство, так как все пространство заполнено квантованными полями. Вакуум — это самое простое, самое низшее из возможных состояний. Энергетические уровни любого квантованного поля зависят от Гамильтониана, который, в свою очередь, зависит от координат, импульсов и времени. Согласно специальной теории относительности, два наблюдателя, двигаясь навстречу, должны использовать различные временные координаты. Поэтому гамильтониан, а значит и понятие вакуума, зависит от системы отсчёта.

Как известно, количество частиц является собственным значением оператора, зависящего от операторов рождения и уничтожения. Перед тем, как определить операторы рождения и уничтожения, нам нужно разложить свободное поле на положительные и отрицательные частотные компоненты. А это можно сделать только в пространствах с времени-подобным вектором Киллинга. Разложение будет разным в Декартовых и Риндлеровских координатах, несмотря на то что они связаны преобразованием Боголюбова. Именно поэтому количество частиц зависит от системы отсчёта.

Эффект Унру объясняет излучение Хокинга в игрушечной модели.

[править] Численное значение

Температура наблюдаемого излучения Унру выражается той же формулой, что и температура излучения Хокинга, но зависит не от поверхностной гравитации, а от ускорения системы отсчета a.

Так, температура вакуума в системе частицы, двигающейся в условиях притяжения Земли с ускорением 9.81 м/с равна 4×10⁻²⁰ К. Для экспериментальной проверки Эффекта Унру планируется достигнуть ускорения частиц 10²⁶ м/с², что соответствует температурам около 400 000 K

Эффект Унру также влечёт за собой изменение скорости распада ускоренных частиц по отношению к частицам, движущимся по инерции. Стабильные частицы такие, как протон приобретают конечное время распада.^{[1] [2] [3]}

[править] Смотри также

• Виртуальная частица
• Излучение Хокинга

[править] Источники

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. Lett. 87, 151301 (2001)preprint.
3. ↑ H. Suzuki and K. Yamada, Analytic Evaluation of the Decay Rate for Accelerated Proton, Phys. Rev. D 67, 065002 (2003) preprint.