Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Spektrum zarah tenaga akan membantu membuat lubang hitam

Anonim

Para saintis dari Institut Fizik dan Teknologi Moscow (MIPT), Institut Fisika Teoretikal dan Eksperimen, dan Sekolah Tinggi Ekonomi Universiti Penyelidikan Kebangsaan telah mencipta satu kaedah yang membezakan lubang hitam dari objek besar padat yang tidak dapat dibezakan secara luaran. Kaedah ini melibatkan mengkaji spektrum tenaga zarah bergerak di sekitar - dalam satu kes ia akan berterusan dan di sisi lain ia akan diskret. Penemuan telah diterbitkan dalam Kajian Fizikal D.

iklan


Lubang-lubang hitam, yang diramalkan oleh teori relativiti umum Einstein, mempunyai ruang peristiwa - batasan di luar yang tidak, bahkan cahaya, boleh kembali ke dunia luar. Jejari sempadan ini dipanggil radius Schwarzschild, dalam istilah fizikal ia adalah jejari objek yang mana halaju melarikan diri lebih besar dari kelajuan cahaya, yang bermaksud tidak dapat mengatasi graviti.

Lubang hitam jisim bintang adalah hasil keruntuhan graviti yang berlaku pada masa ketika bintang "membakar" semua bahan bakar termonuklearnya dan gaya tekanan gas tidak lagi dapat menahan graviti. Sekiranya bintang itu cukup besar, ia runtuh kepada saiz yang lebih kecil daripada radius Schwarzschild dan menjadi lubang hitam. Walau bagaimanapun, masa di kawasan kejadian melambatkan begitu banyak bahawa untuk pemerhati luar proses runtuh hampir berhenti (jika kapal jatuh ke dalam lubang hitam, contohnya, kepada pemerhati luar ia akan kelihatan terus jatuh ke arah ufuk), oleh itu semua lubang hitam yang kita lihat adalah objek yang kekal runtuh.

Astrophysicists belum dapat "melihat" lubang hitam secara langsung, tetapi terdapat banyak objek yang "disyaki" menjadi lubang hitam. Kebanyakan saintis yakin bahawa di tengah-tengah galaksi kita terdapat lubang hitam supermasif; terdapat sistem perduaan di mana salah satu komponen kemungkinan besar terdapat lubang hitam. Walau bagaimanapun, sesetengah ahli astrofizik percaya bahawa terdapat objek besar padat yang jatuh sangat sedikit daripada status lubang hitam; julat mereka hanya sedikit lebih besar daripada jejari Schwarzschild. Ia mungkin berlaku bahawa beberapa "suspek" sebenarnya adalah objek seperti ini. Dari luar, bagaimanapun, mereka tidak dapat dibezakan dari lubang hitam.

Emil Akhmedov, Fedor Popov, dan Daniil Kalinov mencipta satu kaedah untuk membezakan antara mereka, atau lebih tepatnya perbezaan antara objek padat padat dan objek yang runtuh.

"Kami mengkaji bidang kuantum skalar di sekitar lubang hitam dan objek padat dan mendapati bahawa di sekitar objek yang runtuh - lubang hitam, tidak ada keadaan terikat, tetapi di sekitar objek padat ada, " jelas FedorPopov, seorang ahli kakitangan di Makmal Fizik Tenaga Tinggi MIPT.

Beliau dan rakannya memeriksa perilaku zarah skalar (putaran zarah-zarah ini adalah sifar - contohnya boleh menjadi boson Higgs) di sekitar lubang hitam dan objek padat besar-besaran. Para ahli sains memperoleh ungkapan analitik untuk spektrum tenaga zarah. Telah didapati bahawa berhampiran permukaan sebuah bintang ultra-kompak dengan jejari yang sedikit lebih besar daripada radius Schwarzschild terdapat "lubang berpotensi" - suatu kawasan ruang di mana zarah jatuh ke dalam "perangkap" graviti. Masalahnya dalam kes ini adalah sama dengan tugas mudah dalam mekanik kuantum di mana spektrum zarah dalam lubang berpotensi perlu ditemui. Spektrum ini diskret, iaitu mempunyai nilai tenaga di mana tiada zarah. Secara ringkas, lubang berpotensi tidak melepaskan zarah-zarah tenaga tertentu, dan "ruang kosong" muncul dalam spektrum.

Dalam kes lubang hitam di sekitar kawasan Schwarzschild tidak ada potensi pegun kerana terdapat proses keruntuhan yang berterusan, sempadan "lubang" bergerak dan spektrum tenaga berterusan.

"Kami menyebarkan rasuk zarah pada objek dan memerhati spektrum.Dan kita melihat bahawa jika tidak ada tahap diskrit dalam spektrum, ia adalah lubang hitam, dan jika ada - itu adalah objek yang padat. kajian menumpukan kepada zarah berputar, kita boleh menganggap bahawa spektrum jenis zarah lain akan berkelakuan dengan cara yang sama, "kata Fedor Popov.

Dia menyatakan bahawa setakat ini hanya kajian teoritis; kita belum mempunyai cara untuk memerhatikan spektrum zarah di sekitar lubang hitam yang berpotensi - tetapi sekarang kita satu langkah lebih dekat.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Institut Fizik dan Teknologi Moscow . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Emil T. Akhmedov, Daniil A. Kalinov, Fedor K. Popov. Kaedah untuk membezakan objek bintang yang padat dari lubang hitam . Kajian Fizikal D, 2016; 93 (6) DOI: 10.1103 / PhysRevD.93.064006