40 年以上前、主要な相対性理論家が驚くべき予測を行いました。何もない空間は、一定の速度で滑空している観測者にとって計り知れないほど冷たく感じるはずですが、たとえばロケットに乗っているなどの理由で加速している人は、何もない空間が熱く感じるでしょう。このいわゆるウンルー効果を測定することは事実上不可能に思われましたが、現在 4 人の理論家が、基礎となる物理学を確認できる実行可能な実験を考案したと主張しています。懐疑論者は、そんなことはしないだろうと言っていますが、それには矛盾した理由があります。

テキサス A&M 大学 (カレッジステーション) の理論物理学者で数学者であるスティーブン フリングは、「これにより懐疑論者に、すべてが首尾一貫していることを納得させることができると期待しています。彼はこの研究には関与していません。しかし、イタリアのペスカーラにある国際相対論的天体物理学センターの理論家である Vladimir Belinski は、「ウンルー効果はナンセンスであり、数学的な間違いに基づいている」と述べています。

アルバート・アインシュタインの特殊相対性理論と一般相対性理論によれば、物事は互いに動いている観察者には奇妙に異なって見えることがあります。手首に時計をはめ、メータースティックの横に立っているとします。友達が光速に近い速さで通り過ぎると、スティックが 1 メートル未満であり、時計が異常にゆっくりと進むことがわかります。逆に、彼女がメーター スティックを持っている場合は、それが収縮し、彼女 が表示されます。 時計はゆっくりカチカチ音をたてます。

1 つのオブザーバーが加速すると、事態はさらに奇妙になります。一定の速度で移動する観測者は、空の空間の温度を絶対零度として測定します。しかし、加速した観測者は、真空がより高温であることに気付くでしょう。少なくとも、カナダのバンクーバーにあるブリティッシュ コロンビア大学の理論家である William Unruh は、1976 年にそう主張しました。対照的に、Unruh は、飛び回る量子粒子の数は観測者の動きに依存するため、加速された観測者は光子やその他の粒子の霧を検出すると主張した。加速度が大きいほど、その霧または「風呂」の温度が高くなります。

効果は微弱すぎて直接測定できません。真空の熱を 1 K まで見るには、観測者は最高のロケットの 100000 兆倍の速度で加速する必要があります。しかし、ブラジルのサンカルロスにあるサンパウロ大学の理論家であるダニエル・バンゼラとその同僚は、電子が放射する光を研究することで、加速する観測者が見ている光子の霧を検出することが可能であると主張している。 /P>

これがどのように機能するかは次のとおりです。磁場を横切って横方向に電子の束を発射するとします。基本的な物理学では、電子がフィールド内で円を描くことが示されています。次に、電子に上向きのプッシュを与えるために垂直電界を適用します。循環するだけでなく、束も上向きに加速します。したがって、セットアップは 2 つの参照フレームを定義します。バンチとともに上向きに加速するフレームでは、電子は円を描きます (図を参照)。加速していない「ラボ フレーム」では、バンチは引き伸ばされたコルク抜きの軌道をたどります。

Unruh 効果のテスト

Vanzella と同僚は、加速フレームで分析を開始します。そこでは、循環する電子がその光子の霧に遭遇すると想定しています。電子はフォグから光子を吸収し、フォグに光子を放射します。奇妙なことに、電子が光子を吸収または放出する加速フレーム内のすべてのイベントは、電子が光子を放出するラボ フレーム内のイベントに対応します。 Physical Review Letters で印刷中の論文で報告しているように、理論家は相対性理論を使用して、実験室のフレームで放出される光子のスペクトルを予測します。 .

彼らの計算によると、実験フレームでは、放出された光子のスペクトルは長い波長で明白な過剰を示すはずですが、それは加速フレームに最初から光子の霧があった場合に限られます、と Vanzella は言います。大まかに言えば、加速されたフレーム内の光子の霧が電子を加熱し、ラボ フレーム内で電子をもう少し放射させます。したがって、この実験は、ウンルー効果が存在するかどうかをテストする方法を提供します:ラボ フレームで過剰な長波長の光子を観察すると、加速されたフレーム空間が光子でいっぱいであることがわかります。

懐疑論者は、この実験はうまくいかないと言いますが、その理由については意見が分かれています。ドイツのゲッティンゲン大学の理論家である Detlev Buchholz は、状況が適切に分析されている場合、加速されたフレームに光子の霧は存在しないと述べています。 「ウンルーガスは存在しない！」彼は言い​​ます。それにもかかわらず、ブッフホルツ氏によると、真空は加速された観測者には熱く見えますが、それは量子の不確実性と加速の相互作用によって生じる一種の摩擦のためです。したがって、実験は望ましい効果を示すかもしれませんが、それは加速フレーム内の想定される光子の霧を明らかにしません.

対照的に、バトン ルージュにあるルイジアナ州立大学の理論家である Robert O'Connell は、加速されたフレームには光子の霧があると主張しています。しかし、彼は、その霧からエネルギーを引き出して実験室のフレームに余分な放射線を生成することはできないと主張しています. O'Connell は、ゆらぎ散逸定理と呼ばれる基本的な物理法則を引用しています。これは、熱浴と相互作用する粒子は、熱浴から引き出されるのと同じ量のエネルギーを熱浴に送り込むことを示しています。したがって、彼は、Unruh の光子の霧は存在するが、いずれにせよ、実験は想定された信号を生成するべきではないと主張している.

意見の不一致はさておき、やはりサンパウロ州立大学の理論家であり、新しい論文の著者でもあるジョージ・マツァスは、このテストの実施に関心のある実験者を探していると述べています。これは、現在利用可能な粒子加速器と電磁石で実現できる可能性がある、と Matsas 氏は述べています。 「この論文のパラメータは、現実的になるように選択されました」と彼は言います。ただし、実験が予測どおりに機能したとしても、ウンルー効果に関する議論はくすぶっている可能性が高いようです.