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

Планківська чорна діра джерело мікро чорна діра також чорна діра квантової механіки чи міні чорна діра гіпотетична мала

Планківська чорна діра

Планківська чорна діра

Планківська чорна діра[], мікро чорна діра (також чорна діра квантової механіки чи міні чорна діра) — гіпотетична мала чорна діра, для якої ефекти квантової механіки відіграють важливу роль. Концепція, що можуть існувати чорні діри, менші зоряної маси, була запропонована 1971 Стівеном Гокінгом.

Припускається, що такі квантові первинні чорні діри утворились у середовищі високої щільності раннього Всесвіту (або Великого вибуху), або можливо під час наступних фазових переходів. Астрофізики могли б їх спостерігати за частинками, які вони б випромінювали.

За деякими гіпотезами, що передбачають додаткові виміри простору, мікро чорні діри можуть утворюватись при досить низьких енергіях у діапазоні десятка тераелектронвольт (TeV), які вже доступні у прискорювачах частинок, таких як Великий адронний колайдер. Різні ненаукові джерела лякають сценаріями кінця світу при створенні чорної діри на колайдерах; але такі квантові чорні діри негайно випаруються. Крім теоретичних доводів на користь цього, є також реальність того, що космічні промені, які регулярно пробивають Землю, не створюють катастроф, хоча їх енергії центру мас досягають сотень TeV.

Мінімальна маса чорної діри

У теорії чорні діри можуть мати масу рівну або вищу Планківській масі (близько 22 мікрограм). Для утворення чорної діри маса або енергія повинні сконцентруватись у регіоні, друга космічна швидкість з якого перевищує швидкість світла. Ця умова дає радіус Шварцшильда, image, де G — гравітаційна константа, c — швидкість світла, і M — маса чорної діри. З іншого боку, Комптонівська довжина хвилі, image, де h — стала Планка, дає обмеження на мінімальний розмір регіону, в якому можна локалізувати масу M у стані спокою. Для достатньо малої M, зменшена (стиснута) Комптонівська довжина хвилі (image, де ħ — зменшена (стиснута) стала Планка, перевищує половину радіуса Шварцшильда, і не існує опису чорної діри. Ця найменша маса чорної діри є приблизно Планківською масою.

Деякі напрямки сучасної фізики припускають додаткові просторові виміри. У просторі-часі вищих вимірів, сила гравітації зростає швидше зі зменшенням відстані, ніж у трьох вимірах. За певних особливих конфігурацій додаткових вимірів, цей ефект може знизити шкалу Планка до розмірі TeV. Приклади таких розширень включають , особливі випадки та такі конфігурації теорії струн як рішення GKP. У цих сценаріях, утворення чорних дір може бути важливим та спостережуваним ефектом у великому адронному колайдері, та поширеним природним феноменом, спричиненим високоенергетичними космічними променями.

Все це виходить з того, що Загальна теорія відносності залишається чинною на цих маленьких відстанях. Якщо це не так, тоді інші, зараз невідомі, ефекти обмежать мінімальний розмір чорної діри. Елементарні частинки мають квантово-механічний, «вбудований» кутовий момент (спін). Правильний закон збереження для повного (орбітального плюс спін) кутового моменту речовини у викривленому просторі-часі вимагає, щоб простір-час мав кручення. Найпростішою та найбільш природною теорією гравітації з крученням є теорія Ейнштейна-Картана. Кручення модифікує рівняння Дірака у присутності гравітаційного поля та створює просторове розтягнення частинок-ферміонів. Просторове розтягнення ферміонів обмежує мінімальну масу чорної діри до порядка 1016 кг; у такому разі міні чорні діри не можуть існувати. Енергія, потрібна для створення такої чорної діри у 39 разів вища, за енергії, доступні на Великому адронному колайдері, тому він не може бути здатний їх створити. Але якщо вони будуть там створені, тоді це доведе, що Загальна теорія відносності не правильна/не існує на таких малих відстанях; правила загальної відносності порушуються, у відповідності до теорій про те, як речовина, простір та час розпадаються довкола горизонту подій чорної діри. Це зробить неправильними і просторові продовження лімітів ферміонів. Ліміти ферміонів припускають, що для підтримання чорної діри потрібна мінімальна маса; і навпаки, мінімальна маса потрібна для створення чорної діри, що в принципі модна досягнути у Великому адронному колайдері.

Стабільність мікро чорних дір

Випромінювання Гокінга

Докладніше: Випромінювання Гокінга

Стівен Гокінг 1974 року доводив, що внаслідок квантових ефектів чорні діри «випаровуються» процесом, який отримав назву випромінювання Гокінга, в якому елементарні частинки (фотони, електрони, кварки, глюони тощо) випромінюються з чорної діри.. За його розрахунками, чим менший розмір чорної діри, тим швидше випаровування, і в результаті відбувається сплеск часточок, коли мікро чорна діра раптово вибухає.

За розрахунками, первинна чорна діра достатньо низької маси випарується до майже планківської маси за час існування Всесвіту. У цьому процесі ці малі чорні діри випромінюють речовину, а саме пари віртуальних частинок виникають з вакууму поблизу горизонту подій, і одну частинку з пари чорна діра захоплює, а друга покидає околиці чорної діри. В результаті чорна діра втрачає масу (внаслідок збереження енергії). За формулами термодинаміки чорних дір, чим більше маси втрачає чорна діра, тим гарячішою вона стає і швидше випаровується, доки не наближається планківської маси. У цей момент чорна діра матиме температуру Гокінга TP/8π(5.6×1032 K); при цьому випромінена частинка Гокінга матиме енергію порівнювану з масою чорної діри. Тому термодинамічний опис розпадається. Така міні чорна діра також матиме ентропію лише 4π натів, приблизно мінімальну можливу масу. У цей момент об'єкт більше не може бути описаний як класична чорна діра, і розрахунки Гокінга також розпадаються.

Хоча існування випромінювання Гокінга деколи піддають сумніву, Леонард Сасскінд підсумовує погляд експертів у своїй книзі: «Час від часу з'являється фізична праця, яка стверджує, що чорні дії не випаровуються. Такі праці швидко зникають у нескінченний смітник ідей на задвірках науки».

Припущення про остаточний стан

Припущення про остаточну долю чорної діри включають повне випарування та створення залишку чорної діри розміру планківської маси. Такі чорні діри Планківської маси можуть бути фактично стабільними об'єктами, якщо квантифіковані відстані між їх дозволеними рівнями енергії заборонять випромінення ними частинок Гокінга або поглинання енергії гравітаційно, як класична чорна діра. У такому випадку вони стануть слабко взаємодіючими масивними частинками; це могло б пояснити темну матерію.

Первинні чорні діри

Докладніше: Первинна чорна діра

Утворення у ранньому Всесвіті

Створення чорної діри вимагає концентрації маси або енергії всередині відповідного їм радіусу Шварцшильда. За теоріями первинних чорних дір, невдовзі після Великого вибуху, Всесвіт був достатньо щільним, щоб кожна ділянка простору могла потрапити у власний радіус Шварцшильда. Всесвіт не зміг весь зколапсувати у сингулярність завдяки рівномірному розподілу мас та швидкісному розширенню; однак, це не повністю виключає ймовірність локального утворення чорних дір різних розмірів. Первинні чорні діри є найбільш поширеною гіпотезою щодо можливого створення мікро чорних дір. Комп'ютерні симуляції показують, що ймовірність утворення первинних чорних дір зворотно пропорційна до їх маси, тому найбільш ймовірним є утворення саме мікро чорних дір.[]

Очікувані спостережувані ефекти

За теорією, первинна чорна діра з початковою масою бл. 1012 кг має завершувати випаровування у поточний час; менш масивні первинні чорні діри мали б уже випаровуватись. При певній вдачі, гамма-телескоп «Фермі» супутника GLAST, запущеного у 2008 році, може зафіксувати експериментальний доказ випаровування розташованих неподалік чорних дір при спостереженні спалахів гамма-променів. Малоймовірно, що можливо помітити зіткнення мікро чорної діри та об'єкту розміру зорі чи планети; малий радіус та велика щільність чорної діри дозволить їй непомітно пройти через будь-який об'єкт, що складається з нормальних атомів, з взаємодією лише з декількома його атомами. Але припускається, що проходження такої малої чорної діри (достатньої маси) через Землю створить акустичний або сейсмічний сигнал, який можливо зафіксувати наявними інструментами.

Штучні мікро чорні діри

Імовірність створення

При звичайній тривимірній гравітації, мінімальна енергія мікроскопічної чорної діри становить 1019 GeV, яку потрібно сконденсувати у регіон порядка довжини Планка. Це перебуває далеко за межами будь-якої сучасної технології. Вважається, що для зіткнення двох частинок на відстані довжини Планка з досяжною на сьогодні силою магнітного поля потребуватиме кільцевого прискорювача діаметром бл. 1000 св.р., щоб частинки лишались на треку. Стівен Гокінг у главі 6 своєї книги «Коротка історія часу» також зазначив, що фізик Джон Арчибальд Вілер колись порахував, що дуже потужна воднева бомба, яка використає весь дейтерій з всієї води на Землі також може створити таку чорну діру, але Гокінг не навів цього розрахунку або посилання на нього.

Однак у деяких сценаріях, які передбачають існування додаткових вимірів простору, Планківська маса може перебувати у діапазоні TeV. Великий адронний колайдер має проектну енергію 14 TeV для протон–протонний зіткнень і 1150 TeV для Pb–Pb зіткнень. Тому у праці 2001 року припускалось, що за таких сценаріїв, створення чорних дір може бути важливим та спостережуваним ефектом на Великому адронному колайдері або на майбутніх високоенергетичних колайдерах. Такі квантові чорні діри мали б розпадатися з випроміненням розсипу частинок, які могли б фіксувати детектори на цих колайдерах. Праця Чоптуйка та Преторіуса, надрукована у березні 2010 року у «Physical Review Letters», запропонувала комп'ютерні розрахунки, які показували, що мікро чорні діри повинні формуватися від зіткнення двох частинок з достатньою енергією, які можуть бути доступними на Великому адронному колайдері, якщо існують додаткові виміри, крім звичних чотирьох (трьох просторових та одного часового).

Доводи на користь безпеки

Докладніше:

Розрахунки Гокінга та більш загальні доводи квантової механіки передбачають, що мікро чорні діри випаровуються майже миттєво. Додаткові аргументи на користь безпеки, крім заснованих на випромінюванні Гокінга, були наведені у науковій праці, яка показала, что якщо гіпотетично припустити можливість штучного створення стабільних чорних дір, здатних зашкодити Землі, такі чорні діри могли б вже бути створені космічними променями, які регулярно бомбардують Землю і не тільки, і вже б призвели до руйнування відомих астрономічних об'єктів, таких як Земля, Сонце, нейтронні зорі чи білі карлики.

Як джерело енергії

Якщо буде відкрита можливість створення штучних мікро чорних дір, вони можуть стати значним джерелом енергії шляхом поглинання та перетворення їх випромінення Гокінга, наприклад шляхом випарування чорної діри малої маси як спалах гамма-променів негайно після створення або, у середовищі з нульовою гравітацією, чорна діра більшої маси може випромінювати декілька років до того як стане нестабільною і потребуватиме заміни (дивись [en]).

Чорні діри у теоріях квантової гравітації

За деякими теоріями квантової гравітації можливо розрахувати квантові коригування до звичайних, класичних чорних дір. На відміну від звичайних чорних дір, які є рішеннями рівнянь гравітаційного поля загальної теорії відносності, чорні діри квантової гравітації включають ефекти квантової гравітації поблизу походження, де класично відбувається сингулярність кривизни. За теорією до моделі ефектів квантової гравітації, існують різні види чорних дір квантової гравітації, а саме, закільцьовані квантові чорні діри, некоммутативні чорні дірки, асимптотично безпечні чорні діри. У цих підходах чорні діри не мають сингулярності.

були запропоновані Стівеном Гокінгом 1995 року та Фабіо Скардільї 1999 року як частина теорії великого об'єднання, які можуть кандидатом у квантову гравітацію.

Див. також

Коментарі

  1. Радіус Шварцшильда для чорної діри масою 1015 г дорівнює ~148×10−15 м, що значно менше атома, але більше ядра атома.

Примітки

  1. B.J. Carr and S.B. Giddings, «Quantum black holes», Scientific American 292N5 (2005) 30.
  2. Hawking, S (1971). Gravitationally collapsed objects of very low mass. Mon. Not. R. Astron. Soc. 152: 75. Bibcode:1971MNRAS.152...75H. doi:10.1093/mnras/152.1.75.
  3. Giddings, S. B. & Thomas, S. D. (2002). High-energy colliders as black hole factories: The End of short distance physics. Phys. Rev. D. 65 (5): 056010. arXiv:hep-ph/0106219. Bibcode:2002PhRvD..65e6010G. doi:10.1103/PhysRevD.65.056010.
  4. Dimopoulos, S.; Landsberg, G. L. (2001). Black Holes at the Large Hadron Collider. Phys. Rev. Lett. 87 (16): 161602. arXiv:hep-ph/0106295. Bibcode:2001PhRvL..87p1602D. doi:10.1103/PhysRevLett.87.161602. PMID 11690198.
  5. Johnson, George (11 вересня 2001). Physicists Strive to Build A Black Hole. The New York Times. Процитовано 12 травня 2010.
  6. The case for mini black holes. CERN courier. November 2004.
  7. Sciama, Dennis W. (1964). The physical structure of general relativity. Rev. Mod. Phys. 36: 463—469. Bibcode:1964RvMP...36..463S. doi:10.1103/revmodphys.36.463.
  8. (1961). Lorentz invariance and the gravitational field. J. Math. Phys. 2: 212—221. Bibcode:1961JMP.....2..212K. doi:10.1063/1.1703702.
  9. Nikodem J. Popławski (2010). Nonsingular Dirac particles in spacetime with torsion. Phys. Lett. B. 690: 73—77. arXiv:0910.1181. Bibcode:2010PhLB..690...73P. doi:10.1016/j.physletb.2010.04.073.
  10. Стівен Гокінг, «Нове попередження про кінець світу»
  11. Hawking, S. W. (1975). Particle Creation by Black Holes. Commun. Math. Phys. 43 (3): 199—220. Bibcode:1975CMaPh..43..199H. doi:10.1007/BF02345020.
  12. Helfer, A. D. (2003). Do black holes radiate?. Reports on Progress in Physics. 66 (6): 943—1008. arXiv:gr-qc/0304042. Bibcode:2003RPPh...66..943H. doi:10.1088/0034-4885/66/6/202.
  13. Susskind, L. (2008). The Black Hole War: My battle with Stephen Hawking to make the world safe for quantum mechanics. New York: Little, Brown. ISBN .
  14. J. H. MacGibbon, Nature 329, 308 (1987)
  15. Barrau, A. (2000). Primordial black holes as a source of extremely high energy cosmic rays. Astroparticle Physics. 12 (4): 269—275. arXiv:astro-ph/9907347. Bibcode:2000APh....12..269B. doi:10.1016/S0927-6505(99)00103-6.
  16. McKee, M. (30 травня 2006). Satellite could open door on extra dimension. New Scientist.
  17. Fermi Gamma Ray Space Telescope: "Mini" black hole detection.
  18. Khriplovich, I. B.; Pomeransky, A. A.; Produit, N. & Ruban, G. Yu. (2008). Can one detect passage of small black hole through the Earth?. Physical Review D. 77 (6): 064017. arXiv:0710.3438. Bibcode:2008PhRvD..77f4017K. doi:10.1103/PhysRevD.77.064017.
  19. Khriplovich, I. B.; Pomeransky, A. A.; Produit, N. & Ruban, G. Yu. (2008). Passage of small black hole through the Earth. Is it detectable?. 0801: 4623. arXiv:0801.4623. Bibcode:2008arXiv0801.4623K.
  20. Cain, Fraser (20 червня 2007). Are Microscopic Black Holes Buzzing Inside the Earth?. Universe Today.
  21. Schewe, Phillip F.; Stein, Ben & Riordon, James (26 вересня 2001). ??. Bulletin of Physics News. American Institute of Physics. 558.
  22. Choptuik, Matthew W. & Pretorius, Frans (2010). Ultrarelativistic Particle Collisions. Phys. Rev. Lett. 104 (11): 111101. arXiv:0908.1780. Bibcode:2010PhRvL.104k1101C. doi:10.1103/PhysRevLett.104.111101. PMID 20366461.
  23. Peng, G. X.; Wen, X. J.; Chen, Y. D. (2006). New solutions for the color-flavor locked strangelets. Physics Letters B. 633 (2–3): 314—318. arXiv:hep-ph/0512112. Bibcode:2006PhLB..633..314P. doi:10.1016/j.physletb.2005.11.081.
  24. S.B. Giddings and M.L. Mangano, «Astrophysical implications of hypothetical stable TeV-scale black holes», arXiv:0806.3381, Phys. Rev. D78: 035009, 2008
  25. M.E. Peskin, «The end of the world at the Large Hadron Collider?» Physics 1, 14 (2008)
  26. Hawking, Stephen (1995). Virtual Black Holes. Physical Review D. 53: 3099—3107. arXiv:hep-th/9510029v1. Bibcode:1996PhRvD..53.3099H. doi:10.1103/PhysRevD.53.3099. {{}}: Cite має пустий невідомий параметр: |class= ()
  27. Scardigli, Fabio (1999). Generalized Uncertainty Principle in Quantum Gravity from Micro-Black Hole Gedanken Experiment. Physics Letters B. 452: 39—44. arXiv:hep-th/9904025. Bibcode:1999PhLB..452...39S. doi:10.1016/S0370-2693(99)00167-7. {{}}: Cite має пустий невідомий параметр: |class= ()

Джерела

  • Page, Don N. (15 січня 1976). Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole. Physical Review D. 13 (2): 198—206. doi:10.1103/PhysRevD.13.198.: first detailed studies of the evaporation mechanism
  • Carr, B. J.; Hawking, S. W. (1 серпня 1974). Black holes in the early universe. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 168 (2): 399—415. doi:10.1093/mnras/168.2.399.: links between primordial black holes and the early universe
  • A. Barrau et al., Astron. Astrophys. 388 (2002) 676, Astron. Astrophys. 398 (2003) 403, Astrophys. J. 630 (2005) 1015: experimental searches for primordial black holes thanks to the emitted antimatter
  • A. Barrau & G. Boudoul, Review talk given at the International Conference on Theoretical Physics TH2002: cosmology with primordial black holes
  • A. Barrau & J. Grain, Phys. Lett. B 584 (2004) 114: searches for new physics (quantum gravity) with primordial black holes
  • P. Kanti, Int. J. Mod. Phys. A19 (2004) 4899: evaporating black holes and extra dimensions
  • D. Ida, K.-y. Oda & S.C.Park, [1]: determination of black hole's life and extra dimensions
  • Sabine Hossenfelder: What Black Holes Can Teach Us, hep-ph/0412265
  • L. Modesto, PhysRevD.70.124009: Disappearance of Black Hole Singularity in Quantum Gravity
  • P. Nicolini, A. Smailacic, E. Spallucci, j.physletb.2005.11.004: Noncommutative geometry inspired Schwarzschild black hole
  • A. Bonanno, M. Reuter, PhysRevD.73.083005: Spacetime Structure of an Evaporating Black Hole in Quantum Gravity
  • Fujioka, Shinsuke та ін. (18 жовтня 2009). X-ray astronomy in the laboratory with a miniature compact object produced by laser-driven implosion. Nature Physics. 5 (11): 821—825. doi:10.1038/nphys1402.: X-ray astronomy in the laboratory with a miniature compact object produced by laser-driven implosion

Посилання

  • Astrophysical implications of hypothetical stable TeV-scale black holes
  • A. Barrau & J. Grain, The Case for mini black holes: a review of the searches for new physics with micro black holes possibly formed at colliders. CERN Courier Nov 12, 2004
  • Mini Black Holes Might Reveal 5th Dimension — Ker Than. Space.com June 26, 2006 10:42am ET
  •  — A scientific essay about energies, dimensions, black holes, and the associated public attention to CERN, by Norbert Frischauf (also available as Podcast)

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

Plankivska chorna dira dzherelo mikro chorna dira takozh chorna dira kvantovoyi mehaniki chi mini chorna dira gipotetichna mala chorna dira dlya yakoyi efekti kvantovoyi mehaniki vidigrayut vazhlivu rol Koncepciya sho mozhut isnuvati chorni diri menshi zoryanoyi masi bula zaproponovana 1971 Stivenom Gokingom Pripuskayetsya sho taki kvantovi pervinni chorni diri utvorilis u seredovishi visokoyi shilnosti rannogo Vsesvitu abo Velikogo vibuhu abo mozhlivo pid chas nastupnih fazovih perehodiv Astrofiziki mogli b yih sposterigati za chastinkami yaki voni b viprominyuvali Za deyakimi gipotezami sho peredbachayut dodatkovi vimiri prostoru mikro chorni diri mozhut utvoryuvatis pri dosit nizkih energiyah u diapazoni desyatka teraelektronvolt TeV yaki vzhe dostupni u priskoryuvachah chastinok takih yak Velikij adronnij kolajder Rizni nenaukovi dzherela lyakayut scenariyami kincya svitu pri stvorenni chornoyi diri na kolajderah ale taki kvantovi chorni diri negajno viparuyutsya Krim teoretichnih dovodiv na korist cogo ye takozh realnist togo sho kosmichni promeni yaki regulyarno probivayut Zemlyu ne stvoryuyut katastrof hocha yih energiyi centru mas dosyagayut soten TeV Minimalna masa chornoyi diriU teoriyi chorni diri mozhut mati masu rivnu abo vishu Plankivskij masi blizko 22 mikrogram Dlya utvorennya chornoyi diri masa abo energiya povinni skoncentruvatis u regioni druga kosmichna shvidkist z yakogo perevishuye shvidkist svitla Cya umova daye radius Shvarcshilda R 2 G M c 2 displaystyle R 2GM c 2 de G gravitacijna konstanta c shvidkist svitla i M masa chornoyi diri Z inshogo boku Komptonivska dovzhina hvili l h M c displaystyle lambda h Mc de h stala Planka daye obmezhennya na minimalnij rozmir regionu v yakomu mozhna lokalizuvati masu M u stani spokoyu Dlya dostatno maloyi M zmenshena stisnuta Komptonivska dovzhina hvili l ℏ M c displaystyle lambda hbar Mc de ħ zmenshena stisnuta stala Planka perevishuye polovinu radiusa Shvarcshilda i ne isnuye opisu chornoyi diri Cya najmensha masa chornoyi diri ye priblizno Plankivskoyu masoyu Deyaki napryamki suchasnoyi fiziki pripuskayut dodatkovi prostorovi vimiri U prostori chasi vishih vimiriv sila gravitaciyi zrostaye shvidshe zi zmenshennyam vidstani nizh u troh vimirah Za pevnih osoblivih konfiguracij dodatkovih vimiriv cej efekt mozhe zniziti shkalu Planka do rozmiri TeV Prikladi takih rozshiren vklyuchayut osoblivi vipadki ta taki konfiguraciyi teoriyi strun yak rishennya GKP U cih scenariyah utvorennya chornih dir mozhe buti vazhlivim ta sposterezhuvanim efektom u velikomu adronnomu kolajderi ta poshirenim prirodnim fenomenom sprichinenim visokoenergetichnimi kosmichnimi promenyami Vse ce vihodit z togo sho Zagalna teoriya vidnosnosti zalishayetsya chinnoyu na cih malenkih vidstanyah Yaksho ce ne tak todi inshi zaraz nevidomi efekti obmezhat minimalnij rozmir chornoyi diri Elementarni chastinki mayut kvantovo mehanichnij vbudovanij kutovij moment spin Pravilnij zakon zberezhennya dlya povnogo orbitalnogo plyus spin kutovogo momentu rechovini u vikrivlenomu prostori chasi vimagaye shob prostir chas mav kruchennya Najprostishoyu ta najbilsh prirodnoyu teoriyeyu gravitaciyi z kruchennyam ye teoriya Ejnshtejna Kartana Kruchennya modifikuye rivnyannya Diraka u prisutnosti gravitacijnogo polya ta stvoryuye prostorove roztyagnennya chastinok fermioniv Prostorove roztyagnennya fermioniv obmezhuye minimalnu masu chornoyi diri do poryadka 1016 kg u takomu razi mini chorni diri ne mozhut isnuvati Energiya potribna dlya stvorennya takoyi chornoyi diri u 39 raziv visha za energiyi dostupni na Velikomu adronnomu kolajderi tomu vin ne mozhe buti zdatnij yih stvoriti Ale yaksho voni budut tam stvoreni todi ce dovede sho Zagalna teoriya vidnosnosti ne pravilna ne isnuye na takih malih vidstanyah pravila zagalnoyi vidnosnosti porushuyutsya u vidpovidnosti do teorij pro te yak rechovina prostir ta chas rozpadayutsya dovkola gorizontu podij chornoyi diri Ce zrobit nepravilnimi i prostorovi prodovzhennya limitiv fermioniv Limiti fermioniv pripuskayut sho dlya pidtrimannya chornoyi diri potribna minimalna masa i navpaki minimalna masa potribna dlya stvorennya chornoyi diri sho v principi modna dosyagnuti u Velikomu adronnomu kolajderi Stabilnist mikro chornih dirViprominyuvannya Gokinga Dokladnishe Viprominyuvannya Gokinga Stiven Goking 1974 roku dovodiv sho vnaslidok kvantovih efektiv chorni diri viparovuyutsya procesom yakij otrimav nazvu viprominyuvannya Gokinga v yakomu elementarni chastinki fotoni elektroni kvarki glyuoni tosho viprominyuyutsya z chornoyi diri Za jogo rozrahunkami chim menshij rozmir chornoyi diri tim shvidshe viparovuvannya i v rezultati vidbuvayetsya splesk chastochok koli mikro chorna dira raptovo vibuhaye Za rozrahunkami pervinna chorna dira dostatno nizkoyi masi viparuyetsya do majzhe plankivskoyi masi za chas isnuvannya Vsesvitu U comu procesi ci mali chorni diri viprominyuyut rechovinu a same pari virtualnih chastinok vinikayut z vakuumu poblizu gorizontu podij i odnu chastinku z pari chorna dira zahoplyuye a druga pokidaye okolici chornoyi diri V rezultati chorna dira vtrachaye masu vnaslidok zberezhennya energiyi Za formulami termodinamiki chornih dir chim bilshe masi vtrachaye chorna dira tim garyachishoyu vona staye i shvidshe viparovuyetsya doki ne nablizhayetsya plankivskoyi masi U cej moment chorna dira matime temperaturu Gokinga TP 8p 5 6 1032 K pri comu viprominena chastinka Gokinga matime energiyu porivnyuvanu z masoyu chornoyi diri Tomu termodinamichnij opis rozpadayetsya Taka mini chorna dira takozh matime entropiyu lishe 4p nativ priblizno minimalnu mozhlivu masu U cej moment ob yekt bilshe ne mozhe buti opisanij yak klasichna chorna dira i rozrahunki Gokinga takozh rozpadayutsya Hocha isnuvannya viprominyuvannya Gokinga dekoli piddayut sumnivu Leonard Sasskind pidsumovuye poglyad ekspertiv u svoyij knizi Chas vid chasu z yavlyayetsya fizichna pracya yaka stverdzhuye sho chorni diyi ne viparovuyutsya Taki praci shvidko znikayut u neskinchennij smitnik idej na zadvirkah nauki Pripushennya pro ostatochnij stan Pripushennya pro ostatochnu dolyu chornoyi diri vklyuchayut povne viparuvannya ta stvorennya zalishku chornoyi diri rozmiru plankivskoyi masi Taki chorni diri Plankivskoyi masi mozhut buti faktichno stabilnimi ob yektami yaksho kvantifikovani vidstani mizh yih dozvolenimi rivnyami energiyi zaboronyat viprominennya nimi chastinok Gokinga abo poglinannya energiyi gravitacijno yak klasichna chorna dira U takomu vipadku voni stanut slabko vzayemodiyuchimi masivnimi chastinkami ce moglo b poyasniti temnu materiyu Pervinni chorni diriDokladnishe Pervinna chorna dira Utvorennya u rannomu Vsesviti Stvorennya chornoyi diri vimagaye koncentraciyi masi abo energiyi vseredini vidpovidnogo yim radiusu Shvarcshilda Za teoriyami pervinnih chornih dir nevdovzi pislya Velikogo vibuhu Vsesvit buv dostatno shilnim shob kozhna dilyanka prostoru mogla potrapiti u vlasnij radius Shvarcshilda Vsesvit ne zmig ves zkolapsuvati u singulyarnist zavdyaki rivnomirnomu rozpodilu mas ta shvidkisnomu rozshirennyu odnak ce ne povnistyu viklyuchaye jmovirnist lokalnogo utvorennya chornih dir riznih rozmiriv Pervinni chorni diri ye najbilsh poshirenoyu gipotezoyu shodo mozhlivogo stvorennya mikro chornih dir Komp yuterni simulyaciyi pokazuyut sho jmovirnist utvorennya pervinnih chornih dir zvorotno proporcijna do yih masi tomu najbilsh jmovirnim ye utvorennya same mikro chornih dir dzherelo Ochikuvani sposterezhuvani efekti Za teoriyeyu pervinna chorna dira z pochatkovoyu masoyu bl 1012 kg maye zavershuvati viparovuvannya u potochnij chas mensh masivni pervinni chorni diri mali b uzhe viparovuvatis Pri pevnij vdachi gamma teleskop Fermi suputnika GLAST zapushenogo u 2008 roci mozhe zafiksuvati eksperimentalnij dokaz viparovuvannya roztashovanih nepodalik chornih dir pri sposterezhenni spalahiv gamma promeniv Malojmovirno sho mozhlivo pomititi zitknennya mikro chornoyi diri ta ob yektu rozmiru zori chi planeti malij radius ta velika shilnist chornoyi diri dozvolit yij nepomitno projti cherez bud yakij ob yekt sho skladayetsya z normalnih atomiv z vzayemodiyeyu lishe z dekilkoma jogo atomami Ale pripuskayetsya sho prohodzhennya takoyi maloyi chornoyi diri dostatnoyi masi cherez Zemlyu stvorit akustichnij abo sejsmichnij signal yakij mozhlivo zafiksuvati nayavnimi instrumentami Shtuchni mikro chorni diriImovirnist stvorennya Pri zvichajnij trivimirnij gravitaciyi minimalna energiya mikroskopichnoyi chornoyi diri stanovit 1019 GeV yaku potribno skondensuvati u region poryadka dovzhini Planka Ce perebuvaye daleko za mezhami bud yakoyi suchasnoyi tehnologiyi Vvazhayetsya sho dlya zitknennya dvoh chastinok na vidstani dovzhini Planka z dosyazhnoyu na sogodni siloyu magnitnogo polya potrebuvatime kilcevogo priskoryuvacha diametrom bl 1000 sv r shob chastinki lishalis na treku Stiven Goking u glavi 6 svoyeyi knigi Korotka istoriya chasu takozh zaznachiv sho fizik Dzhon Archibald Viler kolis porahuvav sho duzhe potuzhna vodneva bomba yaka vikoristaye ves dejterij z vsiyeyi vodi na Zemli takozh mozhe stvoriti taku chornu diru ale Goking ne naviv cogo rozrahunku abo posilannya na nogo Odnak u deyakih scenariyah yaki peredbachayut isnuvannya dodatkovih vimiriv prostoru Plankivska masa mozhe perebuvati u diapazoni TeV Velikij adronnij kolajder maye proektnu energiyu 14 TeV dlya proton protonnij zitknen i 1150 TeV dlya Pb Pb zitknen Tomu u praci 2001 roku pripuskalos sho za takih scenariyiv stvorennya chornih dir mozhe buti vazhlivim ta sposterezhuvanim efektom na Velikomu adronnomu kolajderi abo na majbutnih visokoenergetichnih kolajderah Taki kvantovi chorni diri mali b rozpadatisya z viprominennyam rozsipu chastinok yaki mogli b fiksuvati detektori na cih kolajderah Pracya Choptujka ta Pretoriusa nadrukovana u berezni 2010 roku u Physical Review Letters zaproponuvala komp yuterni rozrahunki yaki pokazuvali sho mikro chorni diri povinni formuvatisya vid zitknennya dvoh chastinok z dostatnoyu energiyeyu yaki mozhut buti dostupnimi na Velikomu adronnomu kolajderi yaksho isnuyut dodatkovi vimiri krim zvichnih chotiroh troh prostorovih ta odnogo chasovogo Dovodi na korist bezpeki Dokladnishe Rozrahunki Gokinga ta bilsh zagalni dovodi kvantovoyi mehaniki peredbachayut sho mikro chorni diri viparovuyutsya majzhe mittyevo Dodatkovi argumenti na korist bezpeki krim zasnovanih na viprominyuvanni Gokinga buli navedeni u naukovij praci yaka pokazala chto yaksho gipotetichno pripustiti mozhlivist shtuchnogo stvorennya stabilnih chornih dir zdatnih zashkoditi Zemli taki chorni diri mogli b vzhe buti stvoreni kosmichnimi promenyami yaki regulyarno bombarduyut Zemlyu i ne tilki i vzhe b prizveli do rujnuvannya vidomih astronomichnih ob yektiv takih yak Zemlya Sonce nejtronni zori chi bili karliki Yak dzherelo energiyi Yaksho bude vidkrita mozhlivist stvorennya shtuchnih mikro chornih dir voni mozhut stati znachnim dzherelom energiyi shlyahom poglinannya ta peretvorennya yih viprominennya Gokinga napriklad shlyahom viparuvannya chornoyi diri maloyi masi yak spalah gamma promeniv negajno pislya stvorennya abo u seredovishi z nulovoyu gravitaciyeyu chorna dira bilshoyi masi mozhe viprominyuvati dekilka rokiv do togo yak stane nestabilnoyu i potrebuvatime zamini divis en Chorni diri u teoriyah kvantovoyi gravitaciyiZa deyakimi teoriyami kvantovoyi gravitaciyi mozhlivo rozrahuvati kvantovi koriguvannya do zvichajnih klasichnih chornih dir Na vidminu vid zvichajnih chornih dir yaki ye rishennyami rivnyan gravitacijnogo polya zagalnoyi teoriyi vidnosnosti chorni diri kvantovoyi gravitaciyi vklyuchayut efekti kvantovoyi gravitaciyi poblizu pohodzhennya de klasichno vidbuvayetsya singulyarnist krivizni Za teoriyeyu do modeli efektiv kvantovoyi gravitaciyi isnuyut rizni vidi chornih dir kvantovoyi gravitaciyi a same zakilcovani kvantovi chorni diri nekommutativni chorni dirki asimptotichno bezpechni chorni diri U cih pidhodah chorni diri ne mayut singulyarnosti buli zaproponovani Stivenom Gokingom 1995 roku ta Fabio Skardilyi 1999 roku yak chastina teoriyi velikogo ob yednannya yaki mozhut kandidatom u kvantovu gravitaciyu Div takozhPlankivska chastinka Kugelblic astrofizika Elektronna chorna diraKomentariRadius Shvarcshilda dlya chornoyi diri masoyu 1015 g dorivnyuye 148 10 15 m sho znachno menshe atoma ale bilshe yadra atoma PrimitkiB J Carr and S B Giddings Quantum black holes Scientific American 292N5 2005 30 Hawking S 1971 Gravitationally collapsed objects of very low mass Mon Not R Astron Soc 152 75 Bibcode 1971MNRAS 152 75H doi 10 1093 mnras 152 1 75 Giddings S B amp Thomas S D 2002 High energy colliders as black hole factories The End of short distance physics Phys Rev D 65 5 056010 arXiv hep ph 0106219 Bibcode 2002PhRvD 65e6010G doi 10 1103 PhysRevD 65 056010 Dimopoulos S Landsberg G L 2001 Black Holes at the Large Hadron Collider Phys Rev Lett 87 16 161602 arXiv hep ph 0106295 Bibcode 2001PhRvL 87p1602D doi 10 1103 PhysRevLett 87 161602 PMID 11690198 Johnson George 11 veresnya 2001 Physicists Strive to Build A Black Hole The New York Times Procitovano 12 travnya 2010 The case for mini black holes CERN courier November 2004 Sciama Dennis W 1964 The physical structure of general relativity Rev Mod Phys 36 463 469 Bibcode 1964RvMP 36 463S doi 10 1103 revmodphys 36 463 1961 Lorentz invariance and the gravitational field J Math Phys 2 212 221 Bibcode 1961JMP 2 212K doi 10 1063 1 1703702 Nikodem J Poplawski 2010 Nonsingular Dirac particles in spacetime with torsion Phys Lett B 690 73 77 arXiv 0910 1181 Bibcode 2010PhLB 690 73P doi 10 1016 j physletb 2010 04 073 Stiven Goking Nove poperedzhennya pro kinec svitu Hawking S W 1975 Particle Creation by Black Holes Commun Math Phys 43 3 199 220 Bibcode 1975CMaPh 43 199H doi 10 1007 BF02345020 Helfer A D 2003 Do black holes radiate Reports on Progress in Physics 66 6 943 1008 arXiv gr qc 0304042 Bibcode 2003RPPh 66 943H doi 10 1088 0034 4885 66 6 202 Susskind L 2008 The Black Hole War My battle with Stephen Hawking to make the world safe for quantum mechanics New York Little Brown ISBN 978 0 316 01640 7 J H MacGibbon Nature 329 308 1987 Barrau A 2000 Primordial black holes as a source of extremely high energy cosmic rays Astroparticle Physics 12 4 269 275 arXiv astro ph 9907347 Bibcode 2000APh 12 269B doi 10 1016 S0927 6505 99 00103 6 McKee M 30 travnya 2006 Satellite could open door on extra dimension New Scientist Fermi Gamma Ray Space Telescope Mini black hole detection Khriplovich I B Pomeransky A A Produit N amp Ruban G Yu 2008 Can one detect passage of small black hole through the Earth Physical Review D 77 6 064017 arXiv 0710 3438 Bibcode 2008PhRvD 77f4017K doi 10 1103 PhysRevD 77 064017 Khriplovich I B Pomeransky A A Produit N amp Ruban G Yu 2008 Passage of small black hole through the Earth Is it detectable 0801 4623 arXiv 0801 4623 Bibcode 2008arXiv0801 4623K Cain Fraser 20 chervnya 2007 Are Microscopic Black Holes Buzzing Inside the Earth Universe Today Schewe Phillip F Stein Ben amp Riordon James 26 veresnya 2001 Bulletin of Physics News American Institute of Physics 558 Choptuik Matthew W amp Pretorius Frans 2010 Ultrarelativistic Particle Collisions Phys Rev Lett 104 11 111101 arXiv 0908 1780 Bibcode 2010PhRvL 104k1101C doi 10 1103 PhysRevLett 104 111101 PMID 20366461 Peng G X Wen X J Chen Y D 2006 New solutions for the color flavor locked strangelets Physics Letters B 633 2 3 314 318 arXiv hep ph 0512112 Bibcode 2006PhLB 633 314P doi 10 1016 j physletb 2005 11 081 S B Giddings and M L Mangano Astrophysical implications of hypothetical stable TeV scale black holes arXiv 0806 3381 Phys Rev D78 035009 2008 M E Peskin The end of the world at the Large Hadron Collider Physics 1 14 2008 Hawking Stephen 1995 Virtual Black Holes Physical Review D 53 3099 3107 arXiv hep th 9510029v1 Bibcode 1996PhRvD 53 3099H doi 10 1103 PhysRevD 53 3099 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Cite maye pustij nevidomij parametr class dovidka Scardigli Fabio 1999 Generalized Uncertainty Principle in Quantum Gravity from Micro Black Hole Gedanken Experiment Physics Letters B 452 39 44 arXiv hep th 9904025 Bibcode 1999PhLB 452 39S doi 10 1016 S0370 2693 99 00167 7 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Cite maye pustij nevidomij parametr class dovidka DzherelaPage Don N 15 sichnya 1976 Particle emission rates from a black hole Massless particles from an uncharged nonrotating hole Physical Review D 13 2 198 206 doi 10 1103 PhysRevD 13 198 first detailed studies of the evaporation mechanism Carr B J Hawking S W 1 serpnya 1974 Black holes in the early universe Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 168 2 399 415 doi 10 1093 mnras 168 2 399 links between primordial black holes and the early universe A Barrau et al Astron Astrophys 388 2002 676 Astron Astrophys 398 2003 403 Astrophys J 630 2005 1015 experimental searches for primordial black holes thanks to the emitted antimatter A Barrau amp G Boudoul Review talk given at the International Conference on Theoretical Physics TH2002 cosmology with primordial black holes A Barrau amp J Grain Phys Lett B 584 2004 114 searches for new physics quantum gravity with primordial black holes P Kanti Int J Mod Phys A19 2004 4899 evaporating black holes and extra dimensions D Ida K y Oda amp S C Park 1 determination of black hole s life and extra dimensions Sabine Hossenfelder What Black Holes Can Teach Us hep ph 0412265 L Modesto PhysRevD 70 124009 Disappearance of Black Hole Singularity in Quantum Gravity P Nicolini A Smailacic E Spallucci j physletb 2005 11 004 Noncommutative geometry inspired Schwarzschild black hole A Bonanno M Reuter PhysRevD 73 083005 Spacetime Structure of an Evaporating Black Hole in Quantum Gravity Fujioka Shinsuke ta in 18 zhovtnya 2009 X ray astronomy in the laboratory with a miniature compact object produced by laser driven implosion Nature Physics 5 11 821 825 doi 10 1038 nphys1402 X ray astronomy in the laboratory with a miniature compact object produced by laser driven implosionPosilannyaAstrophysical implications of hypothetical stable TeV scale black holes A Barrau amp J Grain The Case for mini black holes a review of the searches for new physics with micro black holes possibly formed at colliders CERN Courier Nov 12 2004 Mini Black Holes Might Reveal 5th Dimension Ker Than Space com June 26 2006 10 42am ET A scientific essay about energies dimensions black holes and the associated public attention to CERN by Norbert Frischauf also available as Podcast

Дата публікації:
Топ