Unruh-Effekt

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Der Unruh-Effekt der Quantenfeldtheorie besagt, ein im Vakuum beschleunigter Beobachter sehe sich einer Schwarzkörperstrahlung ausgesetzt, deren Temperatur proportional zur Beschleunigung ist. Der 1976 von William Unruh an der University of British Columbia in Kanada postulierte Effekt ist außerordentlich klein: Für eine Beschleunigung, die auf einer Strecke von einem Mikrometer relativistische Geschwindigkeit erreicht, läge die Strahlungstemperatur knapp unter dem Niveau des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Unruh wies bereits in seiner Originalarbeit darauf hin, dass der Effekt nah verwandt ist mit dem der Hawking-Strahlung Schwarzer Löcher.

Der Unruh-Effekt führt nicht zu einem neuen Phänomen, sondern liefert bloß alternative Erklärungen zu bekannten Phänomenen. Grundlage ist der Wechsel des Bezugssystems zwischen inertialen Koordinaten (mit ‘kaltem’ Vakuum) einerseits und den Rindler-Koordinaten, in denen der beschleunigte Beobachter ruht. So lässt sich die Emission von Bremsstrahlung beschleunigter Elektronen interpretieren als Absorption thermischer Photonen aus dem Vakuumfeld eines mit dem Elektron beschleunigten Beobachters. Eine solche Interpretation ist möglich, aber nicht naheliegend, solange die Beschleunigung nicht geradlinig ist. Heutige Linearbeschleuniger, auch Laser-Beschleuniger wie etwa DRACO, sind aber viel zu schwach, um messbare Emissionen zu bewirken.

Der Unruh-Effekt ist seiner mathematischen Natur gemäß nicht auf die elektromagnetische Wechselwirkung beschränkt. Wird nicht ein Elektron, sondern ein Proton beschleunigt, und das genügend rasch, so scheint es in Rindler-Koordinaten ein von Elektronen und Neutrinos bevölkertes Vakuum zu sehen, die es unter Umwandlung in ein Neutron absorbieren kann. Das Ergebnis, dass beschleunigte Protonen nicht stabil sind, ergibt sich natürlich auch aus der entsprechenden Rechnung in inertialen Koordinaten.

Der gleichförmig beschleunigte Beobachter sieht die Temperatur

Dabei bedeutet

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]