Astronomija

Kaip vanagų ​​radiacija veikia be virtualių dalelių?

Kaip vanagų ​​radiacija veikia be virtualių dalelių?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kaip vanaginė radiacija veikia be virtualių dalelių? Skaičiau, kad tam tikri kvantiniai laukai yra iškraipyti, kai ant jų susidaro juodoji skylė. Bet kokios konkrečiai sritys? Jei vanaginė spinduliuotė yra šiluminė spinduliuotė, tai fotonų laukas turėtų būti iškreiptas, ar ne?


Jei virtualių dalelių nėra, kaip jos atgyja įvykių horizonte?

Daugelis jūsų (ne aš) žinote, kad virtualios dalelės yra tik kai kurių sutrikimų terminų slapyvardis. Taigi mano klausimas yra, kaip šios pertrūkiai tampa dalelėmis įvykio horizonto pakraštyje, kad sukurtų Hawkingo spinduliuotę. Ar yra koks nors mechanizmas, kurį žinome iš dabartinių teorijų (išskyrus „energija turi kažkaip atsirasti iš gravitacijos lauko“), ar teks laukti visiško kvantinės gravitacijos supratimo? Ką konkrečiai reikia pakeisti tame sutrikime, norint pakeisti jo būseną iš virtualios į tikrą? Kaip jie gauna energijos?


Lengviausias būdas tai pamatyti yra trečiasis termodinamikos dėsnis: kiekvieno visatos objekto temperatūra turi būti> 0 K, įskaitant juodąsias skyles. Spinduliuoja objektai, turintys temperatūrą. Taigi, jei kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės temperatūra yra žemesnė už juodosios skylės temperatūrą, juodoji skylė turi išspinduliuoti į visatą daugiau energijos, nei ji gauna iš jos (darant prielaidą, kad joje nėra jokios masės) , o tai reiškia, kad jis praranda grynąją energiją. Ta energija gaunama (naudojant masės ir energijos ekvivalentą) iš didžiulės juodosios skylės masės. Yra daug sudėtingesnių būdų tai suformuluoti ir patobulinti, tačiau iš esmės šiame procese slypi du pagrindiniai dalykai: termodinamika ir masės bei energijos ekvivalentiškumas.

Samiras Mathuras pateikia labai prieinamą (euristinį?) Pasakojimą apie Hawkingo radiaciją ir kodėl tai lemia tai, kad juodoji skylė praranda masę. Puslapį galite pasiekti čia. Tai nebaigtas darbas ir atnaujinamas maždaug kartą per porą mėnesių.

Apibendrinant galima pasakyti, kad dalelių gyvenimo trukmę diktuoja $ Delta E Delta t & lt frac < hbar> <2>. $ Paprastai tai reiškia, kad kuo masyvesnė virtuali dalelių ir dalelių pora, tuo trumpiau ji gyvena. Kad ir kaip būtų šalia juodosios skylės horizonto, gravitacijos potencialo energija yra tokia neigiama, kad bendra poros energija (poilsio energija plius gravitacijos potencialo energija) iš esmės lygi nuliui. Taigi pora gali tapti ilgaamžė. Iš poros vienas iš jų pabėga į begalybę, o kitas patenka į horizontą. Krintančiojo bendra energija bus neigiama, nes neigiama gravitacinė potencialo energija nusveria bet kokią teigiamą ramybės masės energiją ar kinetinę energiją. Dėl to neigiama energija patenka į juodąją skylę ir išeina teigiama energija. Iš tolo matome, kad juodoji skylė praranda masę. Atkreipkite dėmesį, kad nesvarbu, ar išbėga dalelė, ar antidalelė - neigiama energija įvyksta dėl labai neigiamos gravitacinės potencialios energijos, nesvarbu, ar į ją patenka dalelė, ar antidalelė. Galų gale, abu dalelės ir antidalelės turi teigiamą ramybės masės energiją.

Taigi tai yra šiurkštus (banguotas) paaiškinimas, kaip Hawkingo spinduliuotė lemia tai, kad juodoji skylė praranda masę.


Virtualiosios dalelės ir Hawkingo spinduliuotė

„Facebooke“ kalbėjausi su fiziku (knygos, kuri man labiau patiko, autorius - & quot; Naudotojų vadovas po visatą & quot; Galbūt kažkas čia gali padėti man tai paaiškinti.

Įklijuosiu visą pokalbį, tačiau santrauka yra tokia:

Hawkingo spinduliuotę sukelia virtualios dalelės, atsirandančios šalia juodosios skylės įvykių horizonto. Virtualios dalelės yra materijos / antikūnių poromis ir tam tikru būdu galiausiai išgaruoja juodąją skylę. Man buvo susidaręs įspūdis, kad tai įvykdyta, nes antimaterijos dalelė labiau traukia juodąją skylę ir sunaikins, o materijos dalelė bus išstumta. Tai sukeltų grynąjį masės praradimą juodojoje skylėje.

Problema ta, kad negaliu prisiminti, kodėl antimaterijos dalelė pritrauktų, ir jei patenka atsitiktinis atsitiktinumas su vienodomis galimybėmis, juodoji skylė masę priaugtų taip dažnai, kaip prarastų masę ir iš tikrųjų niekada neišgaruotų. .

Mano klausimas, kokiu mechanizmu Hawkingo radiacija ilgainiui mažina juodosios skylės masę

Nuorašas (neprivaloma skaityti):
#
Richardas Henretta
Jūs suklaidinate mane, pone.

Citata
[Bet kaip pasisekė, elektronas patenka po juodosios skylės įvykių horizontu ir dingo amžinai. Pozitronas (kaip ir bet koks bet kada buvęs holodecko veikimo sutrikimas) iš virtualaus virsta realiu ir išskrenda į kosmosą.]

Maniau, kad dalelė išsiskiria, o antidalelė patenka į sunaikinančią juodąją skylę, todėl galiausiai išgaruoja juodoji skylė? Jei elektronas nukris ir išsiskirs pozitronas, ar juodosios skylės masė bėgant laikui nepadidėtų?

#
Visatos vartotojo vadovas
Bet kuris iš jų gali patekti. Visata neatskiria šių dviejų, todėl atsitiktinė sėkmė, kurį suvalgo. Praktiškai (mano pavyzdyje) pozitronas galų gale pataikys į elektroną ir sunaikins gamindamas fotonus. Dažniau & quot; pora & quot; bus du fotonai (kadangi fotonai yra jų pačių antidalelės), iš kurių vienas pateks ir vienas išbėgs.

#
Richardas Henretta
Juodosios skylės garavimas negali įvykti tada, jei tai atsitiktinė sėkmė.

Jei antidalelė patenka ir dalelė pabėga: sumažės juodosios skylės masė

Jei dalelė patenka, o antidalelė pabėga: padidės juodosios skylės masė

Bet kokiu atveju, naudojant fotonus, masės pokyčiai nevyksta (ko aš vis dar nesuprantu, nes fotonai turi energijos, o energija prilygsta masei)

Jei kalbėsime apie atsitiktinį atsitiktinumą, tai du svarbiausi atvejai įvyks maždaug tiek pat kartų, todėl masė nepasikeis.

Pamenu, kažkur perskaičiau paaiškinimą, kodėl antimaterijos dalelė patraukė labiau nei materijos dalelė, tačiau savo gyvenimui negaliu prisiminti, kas tai buvo. Tiesą sakant, remdamasis savo elementariu fizikos supratimu, nematau priežasties, kodėl vis tiek taip būtų. Taigi, ar juodosios skylės ilgainiui neišgaruoja?

#
Visatos vartotojo vadovas
Ne ne. Abiejų masės yra teigiamos. Pamirškite apie patekusią dalelę. Išbėgusi dalelė išneša energiją, ir kadangi galiausiai iš vakuumo pasiskolinta energija turi būti grąžinta, ta energija gaunama iš juodosios skylės masės energijos, todėl ji išgaruoja.

#
Richardas Henretta
Bet kokiu mechanizmu tada jis grąžinamas? Jei abiejų dalelių energija yra teigiama ir viena dalelė patenka į juodąją skylę, kaip tai sumažina juodosios skylės masę?


Kaip veikia Hawkingo radiacija?

Ar kada susimąstėte, kad juodosios skylės skleidžia šviesą, nors Šviesa negali jos išvengti? Tai yra dėl Hawkingo radiacijos. Taigi, kaip veikia „Hawking Radiation“?

Dalyvauja kvantinė fizika

Taigi, norėdami suprasti tą stulbinantį reiškinį, pirmiausia turime šiek tiek suprasti kvantinę fiziką. Pagal PBS erdvės laiko vaizdo įrašą 1 vadinamasis vakuumas užpildomas kvantiniais laukais. Teigiami dažniai rodo įprastas daleles, o neigiami ima antimateriją. Tokiu būdu, jei šie du yra pusiausvyroje, tai yra tikras vakuumas. Todėl virtualios dalelės visada pasirodo ir tai yra tik kvantinių svyravimų skaičiavimo įrankiai. Tačiau jei atsiranda disbalansas ir kai kurie dažniai viršija priešingą, susidaro reali dalelė. Dėl to susitikus materijos ir antimaterijos dalelėms, jos sunaikina viena kitą ir išnyksta. Tai ir daro Hawkingo radiacija.

Kaip veikia Hawkingo radiacija?

Idealiomis sąlygomis dalelės sunaikinamos kaip įprasta. Tačiau sudėtingas kvantinis mechanizmas prasideda, kai juodoji skylė trikdo daiktus dėl savo didžiulės gravitacijos. Fizika yra nesuprantamai sudėtinga, nes joje yra daug matematinių formulių ir reikia daug fantazijos. Dėl galutinės versijos žiūrėkite 1 nuorodos vaizdo įrašą, kuris įdėtas aukščiau.

Paprasčiau tariant, sąveika vyksta atsitiktiniu laiku ir vietose. Tačiau yra tikimybė, kad pora susiformuos netoli įvykio horizonto. Jei taip atsitiks, dalelė bando patenkinti didžiulį juodosios skylės apetitą, bet kitos raketos - per kosmosą. Tada nutinka kažkas savotiško. Dalelė pavogia šiek tiek energijos iš keisto objekto, todėl juodoji skylė praranda energiją, taigi ir masę.

Dėl kai kurių sudėtingų matematinių ir kvantinių teoremų, Hawkingo radiacija pagreitėja, kai juodoji skylė tampa mažesnė ir greičiau išskiria šilumą. Paskutinėmis juodosios skylės gyvenimo akimirkomis ji smarkiai sprogsta su milžiniška temperatūra. Taigi, jei kada nors girdėjote apie LHC gaminančius gravitacinius monstrus, kurie gali suvalgyti visą planetą, netikėkite tuo. Tai tiesiog klaidinga dėl Hawkingo radiacijos & # 8217s egzistavimo.


2 atsakymai 2

Štai nuotrauka, paimta iš knygos

Frolovas, V. V. P. ir Novikovas, I. D. (1998). Juodosios skylės fizika: pagrindinės sąvokos ir naujovės (t. 96). Springer. „Google“ knygos

matome, kad pakankamai didelių masių juodosioms skylėms spinduliuotę sudarys visiškai be masės dalelės. Mažesnėms masėms atsirastų elektronai ir pozitronai, dar mažesnėms - nukleonai.

Atkreipkite dėmesį, kad net didesnėms juodosioms skylėms, kurių temperatūra yra mažesnė už neutrino masę (tai apima visas astrofizinės kilmės juodąsias skyles), neutrinas ir antineutrinas išnyks iš spektro. Neutrino masė šiuo metu nežinoma, bet jei taip yra

1eV atitinkama BH masė būtų $ sim 10 ^ <22> , text$.

Taip pat atkreipkite dėmesį, kad visi šie masės intervalai paveiksle yra nedideli pagal astrofizikos standartus, todėl tokių masių juodoji skylė būtų pirmapradės juodosios skylės

Trumpas atsakymas yra tas, kad, remiantis mūsų dabartiniu dalelių fizikos ir pusklasikinio gravitacijos supratimu, juodosios skylės (išskyrus labiausiai mikroskopines) sukurs Hawkingo spinduliuotės spektrą, susidedantį iš fotonų ir gravitonų derinio. Juodosios skylės, kurios kampinis impulsas jos masės atžvilgiu yra mažas, energijos emisijos santykis yra apie 90–10 fotonų naudai. Besisukančiai juodajai skylei gravitonai gali būti teikiami pirmenybė prieš fotonus.

Ankstyviausiu bandymu apskaičiuoti Hawkingo spinduliuotės spektrą (1976 m. Puslapis) rezultatas buvo prognozė, kad iš skleidžiamos energijos "81% yra neutrinuose, 17% yra fotonuose ir 2% yra gravitonuose". Tai buvo 1976 m., Kai buvo manoma, kad neutrinai yra be masės. Juodoji skylė jokiu pavidalu neišspinduliuos reikšmingo radiacijos kiekio, todėl skylei būdinga temperatūra (vienetais, kurių $ k = 1 $) bus maža, palyginti su dalelės mase (vienetais, kurių $ c = 1 $). (Žr. Traschen 2000, p. 21.) Kadangi dabar žinome, kad neutrinai yra dideli, jų nebėra, išskyrus pačias mažiausias mikroskopines juodąsias skyles.

Schwarzschildo juodajai skylei, skleidžiančiai be masės daleles, galia $ P $ yra proporcinga $ Gamma gamma M ^ 2 $, kur

$ Gamma $ = pilkojo kūno korekcija = skleidžiamumas, skaičiuojamas nuo 0 iki 1

$ gamma $ = sukimosi laisvės laipsnių skaičius.

Esant žemiems dažniams (bangos ilgiai dideli, palyginti su Schwarzschildo spinduliu), $ Gamma $ gali priklausyti nuo dažnio, taigi spektras nėra juodaodžio. Dėl aukščiau nurodytos proporcingumo formos $ P $ galite apibrėžti $ g = Gamma gamma $ kiekvienai dalelių rūšiai ir susumuoti visas $ g $ reikšmes, kad rastumėte bendrą $ g $. Vis dar ribojant Schwarzschild juodąją skylę, įvairių sukimų (nugara, g) $ g $ vertės yra tokios (Anantua 2008).

Bet tai skirti tik Schwarzschildo juodajai skylei. Juodųjų skylių sukimasis gali būti visiškai kitokia (Dong 2015).

Kai garinimas vyksta pakankamai toli, o juodosios skylės temperatūra yra palyginama su pagrindinių dalelių mase, galite išgarinti visų rūšių daleles.

Atkreipkite dėmesį, kad remiantis naujausiais tyrimais kyla abejonių, ar žvaigždžių gravitacinis žlugimas iš tikrųjų sukelia juodąsias skyles, ar ne nuogus singuliarumus. Tai yra, kosminė cenzūra pradeda atrodyti abejotina, net ir tiek, kad galbūt pažeidžiama astrofizinio žlugimo metu (Joshi 2013). Jei taip, tada visa tai, kas išdėstyta, neteisinga astrofiziniams objektams.


Ar Hawkingo radiacija yra pavojinga

Hawkingo ir # 8217s spinduliuotės matematika rodo, kad jo bangos ilgis turėtų būti panašios eilės kaip Schwarzschildo juodosios skylės spindulys, todėl tai turėtų būti mažai energijos gaunantis fotonas arba kita bekvorė dalelė. Kitaip tariant, norint, kad „Hawking & # 8217s“ spinduliuotė būtų jonizuojanti (pavojinga), jos turėtų būti labai didelės energijos (t. Y. Aukšto dažnio / mažo bangos ilgio), o tai galėtų būti įmanoma tik tuo atveju, jei spinduliuotė kyla iš itin mažos juodosios skylės.


Vanagų ​​radiacija

Aš galvojau, kad žinai vanaginę radiaciją, kur gali išbėgti virtuali dalelė, ar ji specifinė, kuri dalelė gali pabėgti kaip dalelėje, ar ji yra prieš dalelę? ar tai sukuria juodąją skylę kaip dalelių „gaminančią“ mašiną, ar šios išbėgusios dalelės gali būti reikšminga trūkstamos / tamsios medžiagos dalis, manau, kad tai priklauso nuo juodųjų skylių skaičiaus ir kiek apgaubtų medžiagų (kaip yra virtualios dalelės, apdorotos, kai atsižvelgiama į tamsiąją medžiagą, ar yra tam tikro laikotarpio masės vertė, prie kurios prisideda šios virtualiosios dalelės? ar ji laikoma gryna 0 mase, nes jos galiausiai viena kitą panaikina?) greičiu, kuriuo šios dalelės išbėga? ar yra žinoma, ar ji skiriasi skirtingo dydžio juodosioms skylėms? spėju, kad didesnė juodoji skylė, tuo daugiau dalelių gali išbėgti. nes yra daugiau juodosios skylės ploto, kur galima paimti vieną iš virtualiųjų dalelių dalelę ir pabėgti.

atsiprašau už tiek daug klausimų, tai viena iš tų dienų.
Aš trumpai perskaičiau Visatą Stephenui Hawkingui, nelabai to supratau, apsvaigau nuo paveikslėlių lol
dėkoju.

o plius man buvo įdomu, ar gravitacinės bangos turi atitinkamą dalelę, ar tai yra gravitonas, ar tai kažkas kitas?
kas apie šių bangų bangas yra žinomos. ar jos ilgos bangos ilgesnės už radijo bangas, girdėjau, kad šios bangos yra silpnos. kaip jie neturi daug energijos, todėl jų bangos ilgiai būtų ilgesni. bet jei em spec yra nepertraukiamas, ar tai gravitacijos bangas nepadaro kraštutine radijo bangų forma?

dar vienas dalykas. kas yra tos 5 rausvos dėžutės šio teksto laukelio viršuje šalia „įspėti (0%)“?
o erm ar galiu kažkaip pakeisti savo vartotojo vardą? man tai jau nepatinka, nuobodu.


Atsakymai ir atsakymai

Man pačiam tai labai keista. Standartinis & quotexplanation & quot, kurį kelis kartus girdėjau šiame forume, yra tas, kad nesvarbu, į kurią dalelę patenka, ji automatiškai turi neigiamą energiją ir taip sumažina juodosios skylės masę.

Dar reikšmingiau yra tai, kad visas „virtualių dalelių“ klausimas, kaip Hawkingo radiacijos mechanizmas, yra fiktyvus. Hawkingas sakė, kad šis & quot; dalelių pora & quot; dalykas yra TIK analogija, kuri buvo artimiausia, kai jis galėjo aprašyti angliškai tai, ką iš tikrųjų galima apibūdinti tik matematikoje.

Kalbant apie kitą jūsų įrašo dalį, viskas, kas vyksta įvykių horizonte, yra nesvarbi likusiai visatai ir nesukelia jokio masės praradimo juodajai skylei.


„Hawking Radiation“: pažeisti gamtos apsaugos įstatymus?

Vikipedija
Virtualios dalelės dažnai populiariai apibūdinamos kaip ateinančios poromis, dalelė ir antidalelė, kurios gali būti bet kokios rūšies. Šios poros egzistuoja itin trumpą laiką ir abipusiai sunaikinamos trumpąja tvarka. Tačiau kai kuriais atvejais galima sustiprinti porą naudojant išorinę energiją, kad jie išvengtų sunaikinimo ir taptų tikromis dalelėmis. Tai yra vienas iš būdų apibūdinti procesą, kurio metu garuoja juodosios skylės.
Apriboti dalelių ir dalelių poras iš tikrųjų reikia tik tuo atveju, jei atitinkamos dalelės turi konservuotą kiekį, pavyzdžiui, elektrinį krūvį, kurio nėra nei pradinėje, nei galutinėje būsenoje. Priešingu atveju gali kilti kitų situacijų. Pvz., Neutrono beta skilimas gali įvykti išmetant vieną virtualią, neigiamai įkrautą W dalelę, kuri beveik iškart suyra į tikrą elektroną ir antineutrino neutronas, kai jis išskiria W dalelę, virsta protonu. Juodosios skylės išgarinimas yra procesas, kuriame vyrauja fotonai, kurie yra jų pačių antidalelės ir nėra įkrauti.

Pažymėti mokslininkai, tokie kaip Stephenas Hawkingas, paskelbė, kad iš juodųjų skylių sklindanti spinduliuotė yra tikėtinas dalelių porų rezultatas, kai viena pateko į juodosios skylės įvykių horizontą. Kitas, be poros jo sunaikinti, keliauja tolyn spinduliuodamas.

Energija išsaugoma, nes juodoji skylė praranda masę, lygią daliai, kuri pabėgo. Antidalelė, kuri patenka į juodąją skylę, sunaikina priešingą dalelę juodosios skylės viduje ir sumažina jos masę.


Žiūrėti video įrašą: Radioaktyvus Gedimino paminklas Vilniuje Matuojam Radiaciją 1 (Spalio Mėn 2022).