블랙홀 / 호킹 방사선 : 왜 안티 입자 만 포착합니까?


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여기에 몇 가지 세부 사항이있을 수 있습니다. 그렇다면 초점을 맞추지 마십시오. 내 질문의 일반적인 추력에 집중하십시오.

나는 입자 / 반입자 쌍이 공간에서 자발적으로 형성된다는 것을 "기침"합니다. 나는 그들이 블랙홀의 사건 지평 근처에서 형성 될 수 있고, 다른 입자가 간신히 빠져 나갈 수있는 한 입자가 떨어질 수 있음을 이해합니다. 나는 항 입자가 입자와 함께 소멸된다는 것을 이해합니다. 내가 이해하지 못하는 것은이 가상 입자 쌍의 항 입자 만 블랙홀에 빠지는 반면 다른 것들은 단지 탈출 할 수 있다는 것입니다. 파티클과 안티 파티클 둘 다 빠질 수있는 기회가되거나 탈출 할 수있는 기회가 없어야합니까?

입자 또는 반입자가 포착되는 동안 다른 입자가 포획 될 가능성은 동일해야한다. 따라서 블랙홀은 가상 입자에 대해 질량이 변하는 한 다소 안정된 상태 여야합니다.

설명?


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당신의 전제는 잘못되었습니다. 입자 유형은 질량의 추가 또는 제거 여부에 관계가 없습니다.
this

나는 블랙홀 내부에서 "정상적인"질량으로 항 입자가 소멸되었다고 생각 했습니까? 아니?
user3355020

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나는 이것을 오랫동안 궁금해했다.
Chris Walsh

답변:


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나는 블랙홀 내부에서 "정상적인"질량으로 항 입자가 소멸되었다고 생각 했습니까? 아니?

첫째, 입자와 반입자 모두 "정상"질량 (처음에 질량을 가져야 함)과 "정상"(양) 에너지를가집니다. 그들 사이의 구별은 컨벤션 문제이거나 우주에서 어떤 유형이 더 일반적인 지에 대한 질문입니다. 더욱이, 전형적인 대량의 블랙홀의 경우, 대량의 호킹 방사선은 광자로 만들어 질 것이며, 적절하게 말하면 항 입자도 갖지 못하지만 그것들은 자신의 항 입자라고 말할 수 있습니다.

파티클과 안티 파티클 모두가 빠질 수있는 기회가되거나 탈출 할 수 있어야 하는가?

그렇습니다. 모든 중성미자가 거대하고 (그렇지 않으면 모든 검은 색 정공이 이미 그럴 것이라고 가정 할 때) 더 작은 블랙홀은 중성미자와 중성자 모두를 방출 할 것이고, 충분히 작고 (따라서 충분히 뜨거운) 사람은 전자와 양전자를 방출 할 것이다. 블랙홀의 온도가 입자 단위 이상의 자연 단위 인 경우, 블랙홀은 무시할 수 없을 정도로 많은 양의 입자를 방출합니다.

입자 또는 반입자가 포착되는 동안 다른 입자가 포획 될 가능성은 동일해야한다.

사소한 예외를 제외하고, 핫 블랙홀에 전하가있는 경우 동일한 전하의 입자를 방출 할 가능성이 더 높습니다.

따라서 블랙홀은 가상 입자에 대해 질량이 변하는 한 다소 안정된 상태 여야합니다.

입자 또는 입자 방지제가 블랙홀에 빠지면 질량이 증가합니다. 중요하지 않습니다. 근본적으로, 호킹 방사선의 "이유"는 양자 장 이론에서의 진공 상태가 가장 낮은 에너지 상태이지만, 다른 관측자들이 어떤 상태가 진공인지 에 대해 의견이 맞지 않을 수 있다는 것 입니다. 따라서, 입자는 진공 위에서 변동하기 때문에 입자가 있는지에 대해 의견이 맞지 않을 수 있습니다.

나는 에너지 절약에 대한 몇 가지 로터리 어필을 제외하고 "반입자가 빠짐"이야기를 복구하는 좋은 방법이 없다고 생각합니다. 따라서 블랙홀의 질량을 줄입니다. 불행히도, 상황이 실제로 일어나지 않고 일관성을 유지하기 위해해야 ​​할 일만 보여줍니다.

일반적인 상대성 이론에 대한 지식이 있지만 Schwarzschild 블랙홀의 경우 약간 더 멀리 동기를 부여 할 수 있지만, Killing vector field에 의해 에너지 절약이 가능합니다. 관측자는 시간 / 에너지가 블랙홀 내부의 공간 / 운동량이라고 생각하고 운동량 음이 될 수있다.


나는 당신의 대답을 잘 이해하지 못하지만, 첫 번째 것의 대부분은 전자와 양전자가 서로를 전멸시키지 않는다고 말하는 것입니까?
Py-ser

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@ Py-ser : 전자와 양전자가 서로를 소멸시킬 수 있지만, 블랙홀이 호킹 복사를 통해 질량을 줄이는 이유와는 아무런 관련이 없습니다. 블랙홀 내부의 가상 입자 / 반입자 소멸은 양의 에너지를 가지기 때문에 질량에 아무런 영향을 미치지 않습니다. 이 과정과 관련하여 반입자를 특별한 것으로 취급하고 있지만 이것은 실수입니다. 더 나은 (약간 손으로 파는) 관점은 입자가 떨어질 때마다 음의 에너지 관계 가 있다는 입니다. 무한한 관찰자에게. 그것은 m / am 소멸과는 완전히 다릅니다.
Stan Liou

@StanLiou에게 감사의 말을 전한다. 그래서 당신은 나와 OP가 만든 오해를 분명히했다. 물질과 반물질은 모두 양의 질량 / 에너지를 가지고 있으며, 양자 변동에서 매우 일시적으로 차용됩니다. 입자 중 하나가 떨어질 때 -ve 에너지는 어디에서 오는가?
Chris Walsh

@ChrisWalsh 블랙홀의 질량 감소로 인한 것이라고 가정합니다. 그러나 내 마음에 여전히 분명하지 않은 한 가지-이 대답은 (충분히 작은) 블랙홀이 물질과 반물질을 균일하게 방출합니까? 아니면 어느 쪽이든 우선적입니까?
Michael

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먼저, @ user83692435의 답변을 지적하고 칭찬하고 싶습니다. 그것에 확장 :

가상 입자 / 반입자 쌍의 이미지가 생성 된 후 이벤트 수평선에서 다른 쌍을 실제와 같이 삼키는 쌍의 이미지는 발생하는 상황에 대한 그림을 제공하지만 정확히 정확하지는 않습니다. 인기있는 사람들은 실제로 진행되는 일이 매우 복잡하고 쉽게 설명 할 수 없기 때문에 계속 사용합니다. (그리고 나는 시도하지 않을 것입니다!) 그러나 여기 주제에 관한 기술 논문에 대한 링크가 있습니다.

그러나 간단한 설명에 대한 가장 중요한 요점은 호킹 방사선 비유가 요구하는 사건의 지평선에서 오는 것이 아니라 그 외부 공간에서 온다는 것입니다!

호킹 비유에 대한 두 번째 요점은 사건의 지평선이 블랙홀의 잠재적 우물에서 엄청나게 깊다는 것입니다. 하는 입자 나 광자를 들어 탈출 BH을 (이 호킹 방사 필수) BH을 탈출하기에 충분한 추가 에너지를 생성해야합니다 - 그리고 BH는 빛의 속도보다 탈출 속도의 큰 가진 객체 생각 될 수있다. BH와의 파트너를 잃은 사소한 가상 입자는 결코 그것을 만들지 못할 것입니다.

당신은 더 깊은 약간을 발굴하려는 경우, 나는이 사빈 Hossenfelder의 블로그 Backreaction 추천 많은 링크와 함께 긴 포스트 자세한 정보를. 역반응은 요즘 블로그를 대중화하는 최첨단 물리학 중 하나입니다. Hossenfelder는 활발한 연구원이자 훌륭한 작가이기 때문입니다.


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호킹 방사선을 묘사하는 일반적인 (나쁜) 방법을 약간 잘못 기억했습니다. 물리 대중화는 때때로 그것을 생성하는 한 쌍의 입자로 묘사하는데, 그중 하나는 문제이고 다른 하나는 음의 문제입니다. 또는 그 중 하나는 반물질이고 다른 하나는 음의 반물질입니다. 따라서 양성자가 탈출하고 부정적인 물질 양성자가 흡수됩니다. 또는 당신의 반양성자가 탈출하고 당신의 부정적인 반물질-반양성자가 흡수됩니다. 부정적인 물질 (또는 부정적인 반물질)은 블랙홀을 수축시킵니다.

비록 이것이 물리학자가 아닌 것들을 묘사하는 일반적인 방법이지만, 그것을 묘사하는 것은 나쁜 방법입니다. 그것은 당신이 제기 한 정확한 질문을 암시하기 때문에 혼란 스럽습니다. 왜 부정적인 물질이 바깥으로 날아 가지 않습니까? 또한 부정적인 물질은 발견되지 않았습니다. 블랙홀을 이해하는 데 유용한 구성 요소라고 생각할 특별한 이유가 없습니다. (존재하더라도 웜홀을 안정화하는 데 사용할 수 있으므로 매우 유용 할 수 있습니다).

사실상 부정적인 입자에 의지하지 않고 다른 답변과 마찬가지로 호킹 방사선을 설명하는 것이 좋습니다.


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"부정적 문제"-그게 뭐야?
adrianmcmenamin

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가상 입자 형성과 블랙홀로 떨어지는 하나의 입자로서의 호킹 방사선의 설명은 불완전한 것입니다. 스티븐 호킹은 원래 먼 과거에서 먼 미래까지의 길과 상상의 길거리 (빛의 길)를 상상했습니다. 블랙홀은 블랙홀이 형성된 장소를 지나기 직전에 측지 경로에 형성됩니다. 마지막 지오 데식입니다.
진공 상태가 비어 있지 않습니다. 불확실성 원리로 인해 일부 진동으로 구성됩니다. 이 진공 장은 많은 주파수 모드로 구성됩니다. 그들은 서로를 전멸시키는 가상 입자 항 입자 쌍을 계속 만듭니다. 안티 입자는 음의 주파수를 갖는, 즉 시간으로 되돌아가는 양자 장에서의 진동으로 생각 될 수있다. 형성된 블랙홀은 지나간 측 지파의 주파수를 조금씩 움직입니다. 측지선은 나머지 주파수에서 필드를 만듭니다. 그리고 안티 파티클은 시간이 지남에 따라 뒤로 이동하는 주파수를 가진 입자로 생각할 수 있으므로 주파수는 항상 블랙홀로 손실되고 필드는 나머지 주파수 모드에서 가상 파티클을 만듭니다.

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