Поиск по сайту
Главная книга сайта Форнит: «Мировоззрение».
Другие книги: «Познай себя», «Основы адаптологии» и «Вне привычного».

Короткий адрес страницы: fornit.ru/451

Этот материал взят из источника в свободном доступе интернета. Вся грамматика источника сохранена.
Список основных тематических статей >>
Этот документ использован в разделе: "Флуктуации вакуума"Распечатать
Добавить в личную закладку.

Излучение Хокинга

Излучение Хокинга — процесс испускания разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов, чёрной дырой. В силу закона сохранения энергии, этот процесс сопровождается уменьшением массы чёрной дыры, т. е. её «испарением». Предсказан теоретически Стивеном Хокингом в 1974 году. Работе Хокинга предшествовал его визит в Москву в 1973 году, где он встречался с советскими учеными Яковом Зельдовичем и Александром Старобинским. Они продемонстрировали Хокингу, что в соответствии с принципом неопределенности квантовой механики вращающиеся чёрные дыры должны порождать и излучать частицы.[1]

Испарение чёрной дыры — чисто квантовый процесс. Дело в том, что понятие о чёрной дыре как объекте, который ничего не излучает, а может лишь поглощать материю, справедливо до тех пор, пока не учитываются квантовые эффекты. В квантовой же механике, благодаря туннелированию, появляется возможность преодолевать потенциальные барьеры, непреодолимые для неквантовой системы.

В случае чёрной дыры ситуация выглядит следующим образом. В квантовой теории поля физический вакуум наполнен постоянно рождающимися и исчезающими флуктуациями различных полей (можно сказать и «виртуальными частицами»). В поле внешних сил динамика этих флуктуаций меняется, и если силы достаточно велики, прямо из вакуума могут рождаться пары частица-античастица. Такие процессы происходят и вблизи (но всё же снаружи) горизонта событий чёрной дыры. При этом возможен случай, когда полная энергия античастицы оказывается отрицательной, а полная энергия частицы — положительной. Падая в чёрную дыру, античастица уменьшает её полную энергию покоя, а значит и массу, в то время как частица оказывается способной улететь в бесконечность. Для удалённого наблюдателя это выглядит как излучение чёрной дыры.

Важным является не только факт излучения, но и то, что это излучение имеет тепловой спектр. Это значит, что излучению вблизи горизонта событий чёрной дыры можно сопоставить определённую температуру

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

где \hbarпостоянная Планка, cскорость света в вакууме, kпостоянная Больцмана, Gгравитационная постоянная, и, наконец, M — масса чёрной дыры. Развивая теорию, можно построить и полную термодинамику чёрных дыр.

Однако, такой подход к чёрной дыре оказывается в противоречии с квантовой механикой и приводит к проблеме исчезновения информации в чёрной дыре.

До сих пор эффект не подтверждён наблюдениями. Согласно ОТО, при образовании Вселенной должны были родиться первичные чёрные дыры, некоторые из которых (с начальной массой 1012 кг) должны заканчивать испаряться в наше время [1]. Так как интенсивность испарения растёт с уменьшением размера чёрной дыры, то последние стадии должны быть по сути взрывом чёрной дыры. Пока таких взрывов зарегистрировано не было.

Экспериментальное подтверждение

Исследователи из университета Милана (University of Milan) утверждают, что им удалось наблюдать эффект радиации Хокинга, создав антипод черной дыры — так называемую белую дыру. В отличие от белой дыры, «засасывающей» извне всю материю и излучение, белая дыра полностью останавливает свет, попадающий в нее, создавая, таким образом, границу, горизонт событий. В эксперименте роль белой дыры играл кристалл кварца, имеющий определенную структуру и помещенный в особые условия, внутри которого происходила полная остановка фотонов света. Освещая светом инфракрасного лазера вышеупомянутый кристалл, ученые обнаружили и подтвердили существование эффекта переизлучения, радиации Хокинга.

Физик Джефф Штейнхауэр (Jeff Steinhauer) из Израильского технологического института в Хайфе зафиксировал излучение, предсказанное Стивеном Хокингом еще в 1974 году. Ученый создал акустический аналог черной дыры и показал в экспериментах, что от нее исходит излучение, имеющее квантовую природу. Статья опубликована в журнале Nature Physics, кратко об исследовании сообщает BBC News.
...Зафиксировать это излучение на настоящей черной дыре пока не представляется возможным, поскольку оно слишком слабое. Поэтому Штейнхауэр использовал ее аналог — так называемую «глухую дыру». Для моделирования горизонта событий черной дыры он взял конденсат Бозе-Эйнштейна из охлажденных до близких к абсолютному нулю температур атомов рубидия.
Скорость распространения звука в нем очень мала — около 0,5 мм/сек. И если создать границу, с одной стороны от которой атомы движутся с дозвуковой скоростью, а с другой — ускоряются до сверхзвуковой скорости, то эта граница будет аналогична горизонту событий черной дыры. Кванты атомов — в данном случае фононы — в эксперименте захватывались областью со сверхзвуковой скоростью. Пары фононов были разорваны, один находился в одной области, а второй — в другой. Зафиксированные ученым корреляции говорят о том, что частицы оказываются квантово запутанными.

Последнее редактирование: 2017-09-30

Оценить статью можно после того, как в обсуждении будет хотя бы одно сообщение.
Об авторе:
Этот материал взят из источника в свободном доступе интернета. Вся грамматика источника сохранена.



Тест: А не зомбируют ли меня?     Тест: Определение веса ненаучности

В предметном указателе: О теориях мироздания | Ошибки теории эфира | Теория возникновения вселенной | Теория суперструн | Черные дыры | Эфирные теории | Беседа С. ХОКИНГА с философом Р. УЭБЕРОМ | Влияние модулированного биоструктурами электромагнитного излучения на течение аллоксанового сахарного диабета у крыс | Хокинг Стивен. Краткая история времени от большого взрыва до черных дыр
Последняя из новостей: Обобщены мировоззренческие материалы сайта Форнит в виде электронной книги «Мировоззрение».
Все новости

Для рационального взгляда на мир аналитического мышления недостаточно
Ученые из США и Нидерландов установили, что не позволяет верить в различные паранормальные явления не столько аналитический стиль мышления, сколько уровень развития когнитивных способностей и правильная мотивация.
Все статьи журнала
 посетителейзаходов
сегодня:33
вчера:1116
Всего:36555575

Авторские права сайта Fornit
Яндекс.Метрика