在太空加速时星际旅客会融化吗？科学家将在实验室模拟Unruh效应

四十年前，当时在英属哥伦比亚大学的William G. Unruh提出了一个惊人的预测：在真空中做匀加速直线运动的观测者，会发现自己处于电磁辐射的热浴之中。这一理论也被称为Unruh效应。然而，此效应至今还未被实验观测到，因此也一直充满争议。

来自巴西圣保罗的一个研究团队正在探索如何通过现有的技术来验证Unruh效应。如果该理论得到证实，那么这次实验就不仅仅是一个验证，还可以帮助人们实现太空旅行计划。

爱因斯坦的相对论认为，时间和空间取决于观察者的惯性参考系。与此相一致的理论是，如果观察者以恒定的速度通过真空，那么他们将发现所述真空的温度是绝对零度。但是，如果一旦加速，真空的温度就会上升。

根据Unruh效应，在太空中加速的观察者将会受到来自光子和其他粒子的“热浴”，而且加速度越大程度越剧烈。不过目前还没有人能验证这种效果，因为没有能够实现所需速度的航天器。

巴西圣保罗的研究小组设计了一个简单的实验来验证Unruh效应。圣保罗州立大学理论物理研究所（IFT）的Gabriel Cozzella是该实验的领头人，研究结果发布在近期的《物理评论快报》上。

研究人员认为可以通过测量“拉莫尔辐射”来检测Unruh效应。“拉莫尔辐射”是指带电粒子（如电子，质子或离子）加速时辐射出的电磁能量。他们在研究中称，在加速粒子的辐射中寻找Unruh效应的痕迹，是一个“更为有效的策略”。由于释放辐射，加速的粒子应该发生相应的颤动，这种颤动自然会被Rindler观者解释为电荷与“Unruh效应”的光子相互作用的结果。

图 |测试Unruh效应的实验图，电子进入磁场并受到横向和纵向的力

该研究小组称，实验内容包括监测电子在两个单独参考系中发出的光。第一个“加速框架”中，电子在磁场中横向发射, 这将导致电子按照圆形轨迹移动。第二个“实验室框架”则施加一个垂直的场让加速的电子同时向上运动,，使得它们遵循类似螺旋状的路径。

Cozzella和其同事们认为，在加速框架中，电子将会遇到“光子之雾”，与光子相互作用；在实验室框架中，一旦施加了垂直加速度，电子就会升温，多余的长波长光子就会因此显现。然而, 这将取决于在加速框架中初始设置的"雾"。

简而言之，这个实验提供了用以验证Unruh效应的简单试验，值得注意的是，它可以应用现有的粒子加速器和电磁体来进行。

如果实验证明Unruh效应是存在的，那这将对所有依赖先进推进系统的深空任务产生影响。 无论是霍金的“突破摄星”计划还是任何涉及派遣宇航员至其他星系的任务，都需要考虑“光子雾”和“热浴”的附加效果。

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编辑：李嘉晖

参考：

https://futurism.com/finally-find-out-deep-space-travel-melt-astronauts/

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