Radiazioni Unruh

Radiazioni straordinarie è la previsione che un osservatore che accelera attraverso lo spazio vuoto rileverà un bagno caldo di particelle, anche se un osservatore fermo nella stessa regione vede solo il vuoto. Derivato per la prima volta da William Unruh nel 1976, mostra che la nozione stessa di "spazio vuoto" dipende dallo stato di movimento dell'osservatore.

La temperatura di Unruh

La temperatura registrata da un rilevatore di accelerazione è determinata interamente dalla sua corretta accelerazione a:

T = ħa / (2π c k_B)

Qui ħ è la costante di Planck ridotta, c la velocità della luce e k_B Costante di Boltzmann. La temperatura è sorprendentemente piccola: per produrre anche un solo Kelvin è necessaria un'accelerazione di circa 10²⁰ m/s², motivo per cui l'effetto non è mai stato misurato direttamente. Si tratta, tuttavia, di una previsione ferma della teoria quantistica dei campi nello spaziotempo piatto.

Perché il movimento cambia il vuoto

Nella teoria quantistica dei campi il vuoto è lo stato a più bassa energia, ma il modo in cui l’energia viene divisa in particelle dipende da come un osservatore definisce il tempo. Un osservatore inerziale e un osservatore che accelera uniformemente utilizzano coordinate temporali diverse, quindi suddividono il campo in diversi insiemi di modi delle particelle. Ciò che l'osservatore inerziale chiama "nessuna particella", l'osservatore in accelerazione è confinato nel Cuneo Rindler - descrive come una distribuzione termica di quanti reali e rilevabili.

Collegamento alla radiazione di Hawking

L'effetto Unruh è il cugino dello spaziotempo piatto Radiazione di Hawking. Vicino all'orizzonte di un buco nero, un osservatore sospeso deve accelerare per evitare di caderci dentro, e la temperatura misurata corrisponde alla formula di Unruh con a uguale alla gravità superficiale locale. Lo studio della radiazione di Unruh nello spazio piatto isola quindi il ruolo dell’orizzonte e dell’accelerazione senza le complicazioni dello spaziotempo curvo, rendendolo una pietra angolare del lavoro moderno su orizzonti, entropia e informazione.

Un malinteso comune

La radiazione Unruh non è energia creata dal nulla. Le particelle assorbite dal rilevatore in accelerazione vengono pagate dall'agente che fornisce la forza che mantiene l'accelerazione del rilevatore. La conservazione dell'energia vale; l'effetto rivela semplicemente che il "numero di particelle" non è una quantità assoluta ma dipende dall'osservatore.