Radiación Unruh

Radiación no deseada es la predicción de que un observador que acelera a través del espacio vacío detectará un baño cálido de partículas, aunque un observador en reposo en la misma región solo vea vacío. Derivado por primera vez por William Unruh en 1976, muestra que la noción misma de "espacio vacío" depende del estado de movimiento del observador.

La temperatura de Unruh

La temperatura que registra un detector de aceleración está determinada enteramente por su aceleración adecuada. a:

T = ħa / (2π c k_B)

Aquí ħ es la constante de Planck reducida, c la velocidad de la luz y k_B La constante de Boltzmann. La temperatura es sorprendentemente pequeña: para producir incluso un kelvin se requiere una aceleración de unos 10²⁰ m/s², por lo que el efecto nunca se ha medido directamente. Sin embargo, es una predicción firme de la teoría cuántica de campos en el espacio-tiempo plano.

¿Por qué el movimiento cambia el vacío?

En la teoría cuántica de campos, el vacío es el estado de menor energía, pero la forma en que se divide la energía en partículas depende de cómo el observador define el tiempo. Un observador inercial y un observador que acelera uniformemente utilizan diferentes coordenadas de tiempo, por lo que dividen el campo en diferentes conjuntos de modos de partículas. Lo que el observador inercial llama "sin partículas", el observador acelerante -confinado a la Cuña Rindler — se describe como una distribución térmica de cuantos reales y detectables.

Conexión con la radiación de Hawking

El efecto Unruh es el primo del espacio-tiempo plano Radiación de Hawking. Cerca del horizonte de un agujero negro, un observador suspendido debe acelerar para evitar caer, y la temperatura que miden coincide con la fórmula de Unruh con a igual a la gravedad superficial local. Por lo tanto, el estudio de la radiación de Unruh en el espacio plano aísla el papel del horizonte y la aceleración sin las complicaciones del espacio-tiempo curvo, lo que la convierte en una piedra angular del trabajo moderno sobre horizontes, entropía e información.

Un error común

La radiación Unruh no es energía creada de la nada. Las partículas que absorbe el detector de aceleración son pagadas por el agente que proporciona la fuerza que mantiene el detector acelerando. La conservación de energía se mantiene; el efecto simplemente revela que el "número de partículas" no es una cantidad absoluta sino que depende del observador.