Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Випромінювання Хокінга



План:


Введення

Випромінювання Хокінга - гіпотетичний процес випускання різноманітних елементарних частинок, переважно фотонів, чорною дірою. Передбачений теоретично Стівеном Хокінгом в 1974. [1] Роботі Хокінга передував його візит в Москву в 1973 році, де він зустрічався з радянськими вченими Яковом Зельдовичем і Олексієм Старобінскій. Вони продемонстрували Хокінгу, що відповідно до принципом невизначеності квантової механіки обертові чорні діри повинні породжувати і випромінювати частки. [2]


1. Випаровування чорних дір

Випаровування чорної діри - квантовий процес. Справа в тому, що поняття про чорну діру як об'єкті, який нічого не випромінює, а може лише поглинати матерію, справедливо до тих пір, поки не враховуються квантові ефекти. У квантовій механіці ж, завдяки тунелювання, з'являється можливість долати потенційні бар'єри, нездоланні для неквантовой системи. Твердження, що кінцевий стан чорної діри стаціонарно, правильно лише в рамках звичайної, не квантової теорії тяжіння. Квантові ефекти ведуть до того, що насправді чорна діра повинна безупинно випромінювати, втрачаючи при цьому свою енергію.

У разі чорної діри ситуація виглядає наступним чином. У квантовій теорії поля фізичний вакуум наповнений постійно народжуються і зникаючими флуктуаціями різних полів (можна сказати і " віртуальними частинками "). В поле зовнішніх сил динаміка цих флуктуацій змінюється, і якщо сили достатньо великі, прямо з вакууму можуть народжуватися пари частинка- античастинка. Такі процеси відбуваються і у районі (але все ж зовні) горизонту подій чорної діри. При цьому можливий випадок, коли повна енергія античастинки виявляється негативною, а повна енергія частинки - позитивною. Падаючи в чорну діру, античастинка зменшує її повну енергію спокою, а значить, і масу, в той час як частка виявляється здатною полетіти в нескінченність. Для віддаленого спостерігача це виглядає як випромінювання чорної діри.

Важливим є не тільки передбачати факт випромінювання, а й те, що це випромінювання має теплової спектр (для безмассових частинок). Це означає, що випромінювання поблизу горизонту подій чорної діри можна зіставити певну температуру

T_ {BH} = {\ hbar \, c ^ 3 \ over8 \ pi k \, G M},

де \ Hbar - постійна Планка, c - швидкість світла у вакуумі, k - постійна Больцмана, G - гравітаційна стала, і, нарешті, M - маса чорної діри. При цьому не тільки спектр випромінювання (розподіл його по частотах), а й більш тонкі його характеристики (наприклад, всі кореляційні функції) точно такі ж, як у випромінювання чорного тіла. Розвиваючи теорію, можна побудувати і повну термодинаміку чорних дір.

Однак такий підхід до чорної діри виявляється внутрішньо суперечливим і призводить до проблеми зникнення інформації в чорній дірі. Причиною цього є відсутність успішної теорії квантової гравітації. Існування випромінювання Хокінга передбачається не всіма квантовими теоріями. [3] і заперечується рядом дослідників [4]


2. Виявлення

Крапку в суперечці про існування ефекту повинні були б поставити спостереження, проте температури відомих астрономам чорних дір занадто малі, щоб випромінювання від них можна було б зафіксувати - маси дірок занадто великі. Тому до цих пір ефект не підтверджено спостереженнями.

Згідно ОТО, при утворенні Всесвіту могли б народжуватися первинні чорні діри, деякі з яких (з початковою масою 10 12 кг) повинні були б закінчувати випаровуватися в наш час [5]. Так як інтенсивність випаровування зростає зі зменшенням розміру чорної діри, то останні стадії повинні бути по суті вибухом чорної діри. Поки таких вибухів зареєстровано не було.

Відомо про спробу дослідження "випромінювання Хокінга" на основі моделі - аналога горизонту подій для білої діри, в ході фізичного експерименту, проведеного дослідниками з Міланського університету (Англ.) [6] [7].


3. Цікаві факти

  • Випромінювання Хокінга - головний аргумент вчених щодо розпаду (випаровування) невеликих чорних дір, які теоретично можуть виникнути в ході експериментів на БАК. [8]
  • На цьому ефекті заснована ідея сингулярного реактора - пристрої для отримання енергії з чорної діри за рахунок випромінювання Хокінга. [9]

4. Примітки та посилання

  1. SW Hawking. Particle Creation by Black Holes Comm. Math. Phys. 43 (1975) 199-220.
  2. Stephen Hawking. A Brief History of Time - Bantam Books, 1988.
  3. Adam D. Helfer. Do black holes radiate? Rept. Prog. Phys. 66 (2003) 943-1008; arXiv: gr-qc/0304042v1.
  4. VA Belinski. On the existence of black hole evaporation yet again Phys. Lett. A 354 (2006) 249-257; arXiv: gr-qc/0607137.
  5. Квантові чорні діри. Фізика. У СВІТІ НАУКИ
  6. Hawking radiation from ultrashort laser pulse filaments
  7. Олександр Будік Вперше отримано випромінювання Хоукінга. 3DNews (28 вересня 2010 року).
  8. Відповіді професора Університетського коледжу Лондона Джонатан Батерворс на запитання читачів bbcrussian.com про Великому адронному колайдері. Статичний з першоджерела 22 серпня 2011.
  9. L. Crane Possible Implications Of The Quantum Theory Of Gravity (Англ.) . - 1994.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Випромінювання
Ультрафіолетове випромінювання
Терагерцового випромінювання
Спонтанне випромінювання
Вимушене випромінювання
Ультрафіолетове випромінювання
Рентгенівське випромінювання
Мікрохвильове випромінювання
Потік випромінювання
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru