Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

У фізиці існує умоглядна гіпотеза про те що якби існувала чорна діра з такою ж масою зарядом і кутовим моментом що й еле

Електронна чорна діра

Електронна чорна діра

У фізиці існує умоглядна гіпотеза про те, що якби існувала чорна діра з такою ж масою, зарядом і кутовим моментом, що й електрон, вона мала б і інші властивості електрона. Зокрема, у 1968 році [en] показав, що [en] такого об'єкта буде відповідати магнітному моменту електрона. Це дослідження спонукає до роздумів, оскільки розрахунки, які не беруть до уваги спеціальну теорію відносності та розглядають електрон як невелику обертову заряджену сферу, дають магнітний момент приблизно вдвічі менший від експериментального значення (див. Гіромагнітне відношення).

Однак розрахунки Картера також показують, що потенційна чорна діра з такими параметрами була б «[en]». Таким чином, на відміну від справжньої чорної діри, цей об'єкт буде демонструвати оголену сингулярність, тобто сингулярність у просторі-часі, не приховану за горизонтом подій. Існування такого об'єкта також призведе до замкнутих часоподібних кривих.

Стандартна квантова електродинаміка (КЕД), наразі найповніша теорія частинок, розглядає електрон як точкову частинку. Не існує свідоцтв того, чи є електрон чорною дірою (або голою сингулярністю) чи ні. Крім того, оскільки електрон має квантово-механічну природу, будь-який опис виключно з точки зору загальної теорії відносності є суперечливим, до того часу, поки в процесі досліджень не буде розроблена краща модель, заснована на розумінні квантової природи чорних дір і гравітаційної поведінки квантових частинок. Отже, ідея електрона чорної діри залишається суто гіпотетичною.

Подробиці

Стаття, опублікована в 1938 році Альбертом Ейнштейном, Леопольдом Інфельдом і [en], показала, що якщо елементарні частинки розглядати як сингулярності в просторі-часі, нема потреби постулювати [en] рух як частину загальної теорії відносності. Електрон можна вважати такою сингулярністю.

Якщо знехтувати моментом імпульсу та зарядом електрона, а також ефектами квантової механіки, електрон можна вважати чорною дірою та спробувати обчислити її радіус. Радіус Шварцшильда rs маси m є радіусом горизонту подій для незарядженої чорної діри такої маси, що не обертається. Цей радіус можна обчислити за формулоюimageде G — ньютонівська стала гравітації, а c — швидкість світла. Для електрона,

imageкг, тобто
image м.

Таким чином, якщо ми знехтуємо електричним зарядом і кутовим моментом електрона і наївно застосуємо загальну теорію відносності на цьому дуже малому масштабі довжини, не беручи до уваги квантову теорію, чорна діра маси електрона матиме саме такий радіус.

На практиці фізики очікують, що ефекти квантової гравітації стануть значущими навіть на набагато більших масштабах довжини, порівнянних з довжиною Планка.imageТаким чином, наведеному вище чисто класичному розрахунку не можна довіряти. Крім того, навіть у класичному розрахунку, електричний заряд і кутовий момент впливають на властивості чорної діри. Щоб їх врахувати ігноруючи квантові ефекти, слід використовувати метрику Керра–Ньюмена. Якщо це зробити, виявляється, що кутовий момент і заряд електрона занадто великі для чорної діри маси електрона: об'єкт Керра–Ньюмена з таким великим кутовим моментом і зарядом натомість буде «[en]», проявляючи оголену сингулярність, тобто сингулярність, не закриту горизонтом подій. Щоб переконатися, що це дійсно так, достатньо розглянути заряд електрона і знехтувати його кутовим моментом. У [en], яка описує електрично заряджені чорні діри, але такі, що не обертаються, є величина rq, яка визначається якimageде q — заряд електрона, а ε0 — діелектрична проникність вакууму. Для електрона з q = − e = image Кл, це дає значення

image м.

Оскільки це (значно) перевищує радіус Шварцшильда, метрика Рейснера–Нордстрема має оголену сингулярність.

Якщо додати до розгляду ефекти обертання електрона за допомогою метрики Керра–Ньюмена, ми все ще матимемо оголену сингулярність, яка в цьому випадку буде [en], а простір-час також матиме замкнені часоподібні криві. Розмір цієї кільцевої сингулярності матиме порядокimageде, як і раніше, m — маса електрона, а c — швидкість світла, але J = image — спіновий кутовий момент електрона. Це дає

image м.

що набагато більше, ніж масштаб довжини rq, пов'язаний із зарядом електрона. Як зазначив Картер, ця довжина ra має порядок комптонівської довжини хвилі електрона. На відміну від комптонівської довжини хвилі, вона не є квантовомеханічної за своєю природою.

Нещодавно Олександр Буринський висунув ідею розглядати електрон як голу сингулярність Керра–Ньюмена.

Див. також

Примітки

  1. Carter, B. (25 жовтня 1968). Global structure of the Kerr family of gravitational fields. Physical Review (англ.). 174 (5): 1559—1571. Bibcode:1968PhRv..174.1559C. doi:10.1103/physrev.174.1559.
  2. Einstein, A.; ; (January 1938). The gravitational equations and the problem of motion. Annals of Mathematics. Second Series (англ.). 39 (1): 65—100. Bibcode:1938AnMat..39...65E. doi:10.2307/1968714. JSTOR 1968714.
  3. (25 жовтня 1968). Global structure of the Kerr family of gravitational fields. Physical Review (англ.). 174 (5): 1559—1571. Bibcode:1968PhRv..174.1559C. doi:10.1103/physrev.174.1559.
  4. Burinskii, Alexander (April 2008). The Dirac-Kerr-Newman electron. Gravitation and Cosmology (англ.). 14 (2): 109—122. arXiv:hep-th/0507109. Bibcode:2008GrCo...14..109B. doi:10.1134/S0202289308020011.

Подальше читання

Популярна література

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

U fizici isnuye umoglyadna gipoteza pro te sho yakbi isnuvala chorna dira z takoyu zh masoyu zaryadom i kutovim momentom sho j elektron vona mala b i inshi vlastivosti elektrona Zokrema u 1968 roci en pokazav sho en takogo ob yekta bude vidpovidati magnitnomu momentu elektrona Ce doslidzhennya sponukaye do rozdumiv oskilki rozrahunki yaki ne berut do uvagi specialnu teoriyu vidnosnosti ta rozglyadayut elektron yak neveliku obertovu zaryadzhenu sferu dayut magnitnij moment priblizno vdvichi menshij vid eksperimentalnogo znachennya div Giromagnitne vidnoshennya Odnak rozrahunki Kartera takozh pokazuyut sho potencijna chorna dira z takimi parametrami bula b en Takim chinom na vidminu vid spravzhnoyi chornoyi diri cej ob yekt bude demonstruvati ogolenu singulyarnist tobto singulyarnist u prostori chasi ne prihovanu za gorizontom podij Isnuvannya takogo ob yekta takozh prizvede do zamknutih chasopodibnih krivih Standartna kvantova elektrodinamika KED narazi najpovnisha teoriya chastinok rozglyadaye elektron yak tochkovu chastinku Ne isnuye svidoctv togo chi ye elektron chornoyu diroyu abo goloyu singulyarnistyu chi ni Krim togo oskilki elektron maye kvantovo mehanichnu prirodu bud yakij opis viklyuchno z tochki zoru zagalnoyi teoriyi vidnosnosti ye superechlivim do togo chasu poki v procesi doslidzhen ne bude rozroblena krasha model zasnovana na rozuminni kvantovoyi prirodi chornih dir i gravitacijnoyi povedinki kvantovih chastinok Otzhe ideya elektrona chornoyi diri zalishayetsya suto gipotetichnoyu PodrobiciStattya opublikovana v 1938 roci Albertom Ejnshtejnom Leopoldom Infeldom i en pokazala sho yaksho elementarni chastinki rozglyadati yak singulyarnosti v prostori chasi nema potrebi postulyuvati en ruh yak chastinu zagalnoyi teoriyi vidnosnosti Elektron mozhna vvazhati takoyu singulyarnistyu Yaksho znehtuvati momentom impulsu ta zaryadom elektrona a takozh efektami kvantovoyi mehaniki elektron mozhna vvazhati chornoyu diroyu ta sprobuvati obchisliti yiyi radius Radius Shvarcshilda rs masi m ye radiusom gorizontu podij dlya nezaryadzhenoyi chornoyi diri takoyi masi sho ne obertayetsya Cej radius mozhna obchisliti za formuloyur s 2 G m c 2 displaystyle r text s frac 2Gm c 2 de G nyutonivska stala gravitaciyi a c shvidkist svitla Dlya elektrona m 9 109 10 31 displaystyle m 9 109 times 10 31 kg tobto r s 1 353 10 57 displaystyle r text s 1 353 times 10 57 m Takim chinom yaksho mi znehtuyemo elektrichnim zaryadom i kutovim momentom elektrona i nayivno zastosuyemo zagalnu teoriyu vidnosnosti na comu duzhe malomu masshtabi dovzhini ne beruchi do uvagi kvantovu teoriyu chorna dira masi elektrona matime same takij radius Na praktici fiziki ochikuyut sho efekti kvantovoyi gravitaciyi stanut znachushimi navit na nabagato bilshih masshtabah dovzhini porivnyannih z dovzhinoyu Planka ℓ P G ℏ c 3 1 616 10 35 m displaystyle ell text P sqrt frac G hbar c 3 1 616 times 10 35 text m Takim chinom navedenomu vishe chisto klasichnomu rozrahunku ne mozhna doviryati Krim togo navit u klasichnomu rozrahunku elektrichnij zaryad i kutovij moment vplivayut na vlastivosti chornoyi diri Shob yih vrahuvati ignoruyuchi kvantovi efekti slid vikoristovuvati metriku Kerra Nyumena Yaksho ce zrobiti viyavlyayetsya sho kutovij moment i zaryad elektrona zanadto veliki dlya chornoyi diri masi elektrona ob yekt Kerra Nyumena z takim velikim kutovim momentom i zaryadom natomist bude en proyavlyayuchi ogolenu singulyarnist tobto singulyarnist ne zakritu gorizontom podij Shob perekonatisya sho ce dijsno tak dostatno rozglyanuti zaryad elektrona i znehtuvati jogo kutovim momentom U en yaka opisuye elektrichno zaryadzheni chorni diri ale taki sho ne obertayutsya ye velichina rq yaka viznachayetsya yakr q q 2 G 4 p ϵ 0 c 4 displaystyle r q sqrt frac q 2 G 4 pi epsilon 0 c 4 de q zaryad elektrona a e0 dielektrichna proniknist vakuumu Dlya elektrona z q e 1 602 10 19 displaystyle 1 602 times 10 19 Kl ce daye znachennya r q 1 3807 10 36 displaystyle r text q 1 3807 times 10 36 m Oskilki ce znachno perevishuye radius Shvarcshilda metrika Rejsnera Nordstrema maye ogolenu singulyarnist Yaksho dodati do rozglyadu efekti obertannya elektrona za dopomogoyu metriki Kerra Nyumena mi vse she matimemo ogolenu singulyarnist yaka v comu vipadku bude en a prostir chas takozh matime zamkneni chasopodibni krivi Rozmir ciyeyi kilcevoyi singulyarnosti matime poryadokr a J m c displaystyle r a frac J mc de yak i ranishe m masa elektrona a c shvidkist svitla ale J ℏ 2 displaystyle hbar 2 spinovij kutovij moment elektrona Ce daye r a 1 9295 10 13 displaystyle r text a 1 9295 times 10 13 m sho nabagato bilshe nizh masshtab dovzhini rq pov yazanij iz zaryadom elektrona Yak zaznachiv Karter cya dovzhina ra maye poryadok komptonivskoyi dovzhini hvili elektrona Na vidminu vid komptonivskoyi dovzhini hvili vona ne ye kvantovomehanichnoyi za svoyeyu prirodoyu Neshodavno Oleksandr Burinskij visunuv ideyu rozglyadati elektron yak golu singulyarnist Kerra Nyumena Div takozhKvantova gravitaciya en Termodinamika chornih dir en Viprominyuvannya Gokinga en Entropijna pruzhnist idealnogo lancyuzhka Gravitaciya en Geon Plankivska chorna dira en PrimitkiCarter B 25 zhovtnya 1968 Global structure of the Kerr family of gravitational fields Physical Review angl 174 5 1559 1571 Bibcode 1968PhRv 174 1559C doi 10 1103 physrev 174 1559 Einstein A January 1938 The gravitational equations and the problem of motion Annals of Mathematics Second Series angl 39 1 65 100 Bibcode 1938AnMat 39 65E doi 10 2307 1968714 JSTOR 1968714 25 zhovtnya 1968 Global structure of the Kerr family of gravitational fields Physical Review angl 174 5 1559 1571 Bibcode 1968PhRv 174 1559C doi 10 1103 physrev 174 1559 Burinskii Alexander April 2008 The Dirac Kerr Newman electron Gravitation and Cosmology angl 14 2 109 122 arXiv hep th 0507109 Bibcode 2008GrCo 14 109B doi 10 1134 S0202289308020011 Podalshe chitannya 1994 Kaluza Klein theory in perspective arXiv hep th 9410046 Bibcode 1995okml book 22D Hawking Stephen 1971 Gravitationally collapsed objects of very low mass Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 152 75 Bibcode 1971MNRAS 152 75H doi 10 1093 mnras 152 1 75 Penrose Roger 2004 The Road to Reality A Complete Guide to the Laws of the Universe London en Salam Abdus Impact of quantum gravity theory on particle physics U Isham C J Penrose Roger Sciama Dennis William red Quantum Gravity an Oxford Symposium Oxford University Press t Hooft Gerard 1990 The black hole interpretation of string theory en 335 1 138 154 Bibcode 1990NuPhB 335 138T doi 10 1016 0550 3213 90 90174 C Populyarna literatura Brajan Grin en 1999 Div rozdil 13 Dzhon A Viler 1998 Div rozdil 10

Дата публікації:
Топ