Φαινόμενο Ούνρουχ

Το φαινόμενο Ούνρουχ περιγράφτηκε για πρώτη φορά από τον Στίβεν Φούλινγκ, το 1973, από τον Πωλ Ντέιβις, το 1975, και από τον Β. Γ. Ούνρουχ, το 1976.

Ένας επιταχυνόμενος παρατηρητής στον κενό χώρο θα αντιλαμβάνεται την ύπαρξη διαφόρων στοιχειωδών σωματιδίων, ενώ ένας άλλος αδρανειακός παρατηρητής αντιλαμβάνεται τον ίδιο χώρο τελείως κενό.

Ο τύπος
Σύμφωνα με την εν λόγω πρόβλεψη, ένας επιταχυνόμενος ανιχνευτής, μέσα σε κενό χώρο, θα αντιλαμβάνεται θερμοκρασία, η οποία δίνεται από τον τύπο:

,

όπου  είναι η επιτάχυνση του παρατηρητή,  είναι η σταθερά του Μπόλτσμαν και  η ταχύτητα του φωτός.

Αν δεν ίσχυε η κβαντική θεωρία, η σταθερά του Πλανκ θα ήταν μηδέν, και ο παραπάνω όρος θα μηδενιζόταν, οπότε τα σχετικά φαινόμενα δεν θα εμφανίζονταν καν. Το ίδιο θα συνέβαινε και αν η ταχύτητα του φωτός είχε άπειρη τιμή.

Από πού προέρχεται αυτή η θερμοκρασία; Γνωρίζουμε ότι η κάθε μορφής ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί εκ του μηδενός, ούτε να καταστραφεί. Επομένως, η θερμική αυτή ενέργεια προέρχεται από κάποια άτακτη, τυχαία κίνηση.

Ο "κενός" χώρος δεν είναι κενός, με την έννοια του "άδειος". Κάθε στιγμή, στον κενό χώρο, δημιουργούνται ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων. Αυτά τα ζεύγη σωματιδίων είναι, επίσης, κβαντικά συμπλεγμένα. Δηλαδή, αν ανιχνεύσουμε και μετρήσουμε το ένα σωματίδιο, η πλήρης περιγραφή της κατάστασής του εμπλέκεται με την κατάσταση του άλλου σωματιδίου, όσο μακριά και αν βρίσκονται μεταξύ τους.

Το ένα από τα δύο συσχετισμένα σωματίδια κατευθύνεται προς τον παρατηρητή, ενώ το άλλο "χάνεται", μακριά από τον ορίζοντα του παρατηρητή. Αυτό σημαίνει ότι μέρος της πληροφορίας, που θα χρειαζόταν ο παρατηρητής, για να περιγράψει πλήρως την κατάσταση των σωματιδίων, "χάνεται", επειδή αυτό το μέρος της πληροφορίας βρίσκεται στα σωματίδια, που έφυγαν μακριά από τον ορίζοντα του παρατηρητή. Άρα, αυτό που ανιχνεύει ο παρατηρητής χαρακτηρίζεται από τυχαιότητα. Η τυχαία κίνηση, όμως, σημαίνει, εξ ορισμού, θερμική ενέργεια. Συνεπώς, τα σωματίδια, που ανιχνεύει ο παρατηρητής, έχουν θερμικό φάσμα.

Πηγές 
 Τι είναι το φαινόμενο Unruh; στο physics4u

Θερμοδυναμική
Κβαντική θεωρία πεδίου
Σχετικότητα
Επιτάχυνση