Effet Unruh

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L'effet Unruh, parfois aussi appelé radiation de Fulling-Davies-Unruh, prédit qu'un observateur en mouvement uniformément accéléré observera un rayonnement de corps noir, là où un observateur dans un référentiel inertiel n'en verra pas. Autrement dit, l'observateur en mouvement uniformément accéléré se retrouvera dans un environnement chaud à une température $T$ . Il fut découvert (théoriquement) en 1976 par William Unruh de l'université de la Colombie-Britannique, mais n'a pas encore été mis expérimentalement en évidence.

Il trouve son explication dans les fluctuations du vide quantique. Contrairement à l'effet Casimir, les particules virtuelles ne se manifestent pas à cause d'une modification du champ électromagnétique. Leur fréquence se décale à la suite du déplacement accéléré de l'observateur, selon un mécanisme proche de l'effet Doppler relativiste.

Expression mathématique[modifier | modifier le code]

On obtient le rapport entre la température $T$ du corps noir et l'accélération $a$ grâce à la formule^[1] :

T={\frac {\hbar \,a}{2\pi \,c\,k_{\rm {B}}}}

,

où :

$k_{\rm {B}}$ est la constante de Boltzmann ;
$\hbar$ est la constante de Planck réduite ;
$c$ est la constante de la vitesse de la lumière dans le vide.

Par exemple, une accélération de 9,81 m/s² donne un rayonnement de 3,98 × 10⁻²⁰ K.

Lien avec l'évaporation des trous noirs[modifier | modifier le code]

L'effet Unruh constitue un analogue cinématique au rayonnement des trous noirs, prédit par Stephen Hawking. En effet, le principe d'équivalence d'Einstein indique que les effets (locaux) d'un champ gravitationnel sont en tous points semblables aux effets d'une accélération uniforme. En conséquence, l'attraction d'un trou noir provoquerait l'apparition d'un rayonnement de corps noir, comme le prévoit le physicien britannique. En fait, par rapport à l'évaporation des trous noirs, l'effet Unruh est même bien plus facile à décrire conceptuellement (il ne nécessite pas la relativité générale), même s'il fut découvert après cette dernière, dont il est une conséquence relativement immédiate.

Notes et références[modifier | modifier le code]

↑ Nathaniel Obadia, Le modèle de Davies-Fulling. Un modèle pour la radiation de Hawking. (thèse de l'université de Tours), 2003, 238 p. (lire en ligne)