Unruh-effekten

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök

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 referenssystem[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.[1][2][3] Det är för närvarande inte klart om Unruh-effekten faktisk har observerats, eftersom påstådda observationerna är omstridda. Det har även framförts tvivel, ifall Unruh-effekten implicerar att Unruh-strålning existerar.[4]

Ekvationen[redigera | redigera wikitext]

Unruh-temperaturen, som William Unruh beräknade 1976, är den effektiva temperatur som en accelererad detektor mäter i ett vakuumfält. Den ges av[5]

T = \frac{\hbar a}{2\pi c k_\text{B}},

där a är den lokala accelerationen, k_\text{B} är Boltzmannkonstanten, \hbar är den reducerade Plancks konstant, och c är ljushastigheten. 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} = \hbar 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.[6]

Härledningen utförs enklast med Rindlerkoordinater.

Andra tillämningar och möjlig experimentell observation[redigera | redigera wikitext]

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.[7][8][9]

Forskare hävdar att experiment som framgångsrikt påvisat Sokolov–Ternov-effekten[10] även skulle kunna detektera Unruh-effekten under vissa omständigheter.[11]

Toretiska överväganden 2011 föreslår att accelererade detektorer borde kunna användas för att direkt påvisa Unruh-effekten med dagens teknik.[12]

Se även[redigera | redigera wikitext]

Noter och referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ S.A. Fulling (1973). ”Nonuniqueness of Canonical Field Quantization in Riemannian Space-Time”. Physical Review D "7" (10): sid. 2850. doi:10.1103/PhysRevD.7.2850. Bibcode1973PhRvD...7.2850F. 
  2. ^ P.C.W. Davies (1975). ”Scalar production in Schwarzschild and Rindler metrics”. Journal of Physics A "8" (4): sid. 609. doi:10.1088/0305-4470/8/4/022. Bibcode1975JPhA....8..609D. 
  3. ^ W.G. Unruh (1976). ”Notes on black-hole evaporation”. Physical Review D "14" (4): sid. 870. doi:10.1103/PhysRevD.14.870. Bibcode1976PhRvD..14..870U. 
  4. ^ G.W. Ford, R.F. O'Connell (2005). ”Is there Unruh radiation?”. Physics Letters A "350": sid. 17–26. doi:10.1016/j.physleta.2005.09.068. Bibcode2006PhLA..350...17F. 
  5. ^ Se ekvation 7.6 i W.G. Unruh (2001). ”Black Holes, Dumb Holes, and Entropy”. Physics meets Philosophy at the Planck Scale. Cambridge University Press. Sid. 152–173 
  6. ^ P.M. Alsing, P.W. Milonni (2004). ”Simplified derivation of the Hawking-Unruh temperature for an accelerated observer in vacuum”. American Journal of Physics "72" (12): sid. 1524. doi:10.1119/1.1761064. Bibcode2004AmJPh..72.1524A. 
  7. ^ R. Mueller (1997). ”Decay of accelerated particles”. Physical Review D "56" (2): sid. 953–960. doi:10.1103/PhysRevD.56.953. Bibcode1997PhRvD..56..953M. 
  8. ^ D.A.T. Vanzella, G.E.A. Matsas (2001). ”Decay of accelerated protons and the existence of the Fulling-Davies-Unruh effect”. Physical Review Letters "87" (15): sid. 151301. doi:10.1103/PhysRevLett.87.151301. Bibcode2001PhRvL..87o1301V. 
  9. ^ H. Suzuki, K. Yamada (2003). ”Analytic Evaluation of the Decay Rate for Accelerated Proton”. Physical Review D "67" (6): sid. 065002. doi:10.1103/PhysRevD.67.065002. Bibcode2003PhRvD..67f5002S. 
  10. ^ Bell, J. S.; Leinaas, J. M. (7 February 1983). ”Electrons as accelerated thermometers”. Nuclear Physics B "212" (1): sid. 131–150. doi:10.1016/0550-3213(83)90601-6. Bibcode1983NuPhB.212..131B. 
  11. ^ E.T. Akhmedov, D. Singleton (2007). ”On the physical meaning of the Unruh effect”. JETP Letters "86" (9): sid. 615–619. doi:10.1134/S0021364007210138. Bibcode2007JETPL..86..615A. 
  12. ^ E. Martín-Martínez, I. Fuentes, R. B. Mann (2011). ”Using Berry’s Phase to Detect the Unruh Effect at Lower Accelerations”. Physical Review Letters "107" (13): sid. 131301. doi:10.1103/PhysRevLett.107.131301. Bibcode2011PhRvL.107m1301M. 

Litteratur[redigera | redigera wikitext]

  • Viatcheslav F. Mukhanov, et al.: Introduction to quantum effects in gravity. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2009, ISBN 0-521-86834-3; Kap.8; Unruh effect, sid. 97ff. @ google books.
  • Luis C. B Crispino, et al.: The Unruh effect and its applications. REVIEWS OF MODERN PHYSICS, Vol.80, Issue 3, sid. 787-838; DOI: 10.1103/RevModPhys.80.787 (juli 2008), @arxiv.
  • 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).