wd wp Пошук:
    ⬜

    Выпраменьванне Хокінга

    Выпраменьванне Хокінга — гіпатэтычны працэс выпускання разнастайных элементарных часціц, пераважна фатонаў, чорнай дзірой. Эфект прадказаны тэарэтычна Стывенам Хокінгам ў 1974 годзе. [1] Працы Хокінга папярэднічаў яго візіт у Маскву ў 1973 годзе, дзе ён сустракаўся з савецкімі навукоўцамі Якавам Зяльдовічам і Аляксеем Старабінскім. Яны прадэманстравалі Хокінгу, што ў адпаведнасці з прынцыпам нявызначанасці квантавай механікі чорныя дзіркі, якія верцяцца, павінны спараджаць і выпраменьваць часціцы.[2]

    Выпарэнне чорных дзірак

    Выпарэнне чорнай дзіркі — квантавы працэс. Справа ў тым, што паняцце аб чорнай дзірцы як аб’екце, які нічога не выпраменьвае, а можа толькі паглынаць матэрыю, справядлівае да таго часу, пакуль не ўлічваюцца квантавыя эфекты. У квантавай жа механіцы, дзякуючы тунэляванню, з’яўляецца магчымасць пераадольваць патэнцыяльныя бар’еры, непераадольныя для неквантавай сістэмы. Сцвярджэнне, што канчатковы стан чорнай дзіркі стацыянарны, дакладна толькі ў рамках звычайнай, не квантавай тэорыі прыцягнення. Квантавыя эфекты вядуць да таго, што насамрэч чорная дзірка павінна бесперапынна выпраменьваць, губляючы пры гэтым сваю энергію.

    У выпадку чорнай дзіркі сітуацыя выглядае наступным чынам. У квантавай тэорыі поля фізічны вакуум напоўнены флуктуацыямі розных палёў, які пастаянна нараджаюцца і знікаюць (можна сказаць і «віртуальнымі часціцамі»). У поле знешніх сіл дынаміка гэтых флуктуацый мяняецца, і калі сілы дастаткова вялікія, прама з вакууму могуць нараджацца пары часціца-антычасціца. Такія працэсы адбываюцца і зблізку (але ўсё ж звонку) гарызонту падзей чорнай дзіркі. Пры гэтым магчымы выпадак, калі поўная энергія антычасціцы аказваецца адмоўнай, а поўная энергія часціцы — дадатнай. Падаючы ў чорную дзірку, антычасціца памяншае яе поўную энергію спакою, а значыць, і масу, у той час як часціца аказваецца здольнай паляцець у бесканечнасць. Для аддаленага назіральніка гэта выглядае як выпраменьванне чорнай дзіркі.

    Важным з’яўляецца не толькі факт выпраменьвання, але і тое, што гэтае выпраменьванне мае цеплавы спектр (для безмасавых часціц). Гэта значыць, што выпраменьванню паблізу гарызонту падзей чорнай дзіркі можна супаставіць пэўную тэмпературу

    T

    B H

    =

    ℏ

    c

    3

    8 π k

    G M

    ,

    {\displaystyle T_{BH}={\hbar ,c^{3} \over 8\pi k,GM},}

    \{\displaystyle T_\{BH\}=\{\hbar \,c^\{3\} \over 8\pi k\,GM\},\} дзе

    ℏ

    {\displaystyle \hbar }

    \{\displaystyle \hbar \} — пастаянная Планка, падзеленая на

    2 π

    {\displaystyle 2\pi }

    \{\displaystyle 2\pi \}, c — скорасць святла ў вакууме, k — пастаянная Больцмана, G — гравітацыйная пастаянная, і, нарэшце, M — маса чорнай дзіркі. Пры гэтым не толькі спектр выпраменьвання (размеркаванне яго па частотах), але і больш тонкія яго характарыстыкі (напрыклад, усе карэляцыйныя функцыі) дакладна такія ж, як у выпраменьвання чорнага цела. Развіваючы тэорыю, можна пабудаваць і поўную тэрмадынаміку чорных дзірак.

    Аднак такі падыход да чорнай дзіркі аказваецца ўнутрана супярэчлівым і прыводзіць да праблемы знікнення інфармацыі ў чорнай дзіры. Прычынай гэтага з’яўляецца адсутнасць паспяховай тэорыі квантавай гравітацыі. Існаванне выпраменьвання Хокінга прадказваецца не ўсімі квантавымі тэорыямі[3] і аспрэчваецца шэрагам даследчыкаў.[4]

    Выяўленне

    Кропку ў спрэчцы аб існаванні эфекту павінны былі б паставіць назіранні, аднак тэмпературы вядомых астраномам чорных дзірак занадта малыя, каб выпраменьванне ад іх можна было б зафіксаваць — масы дзірак занадта вялікія. Таму да гэтага часу эфект не пацверджаны назіраннямі.

    Згодна з АТА, пры утварэнні Сусвету маглі б нараджацца першасныя чорныя дзіркі, некаторыя з якіх (з пачатковай масай 1012 кг) павінны былі б заканчваць выпарацца ў наш час[5]. Так як інтэнсіўнасць выпарэння расце з памяншэннем памеру чорнай дзіркі, то апошнія стадыі павінны быць па сутнасці выбухам чорнай дзіркі. Пакуль такіх выбухаў зарэгістравана не было.

    Цікавыя факты

    Гл. таксама

    Зноскі

    1. ↑ S. W. Hawking. Particle Creation by Black Holes Comm. Math. Phys. 43 (1975) 199—220.
    2. ↑ Stephen Hawking. A Brief History of Time. — 1988.
    3. ↑ Adam D. Helfer. Do black holes radiate? Rept. Prog. Phys. 66 (2003) 943—1008; arXiv:gr-qc/0304042v1.
    4. ↑ V. A. Belinski. On the existence of black hole evaporation yet again Phys. Lett. A 354 (2006) 249—257; arXiv:gr-qc/0607137.
    5. ↑ Квантовые черные дыры. Физика. В МИРЕ НАУКИ
    6. ↑ Адказы прафесара універсітэцкага каледжа Лондана Джонатана Батэрворса на пытанні чытачоў bbcrussian.com аб Вялікім адронным калайдары (нявызн.) (недаступная спасылка). Архівавана з першакрыніцы 1 лістапада 2010. Праверана 6 жніўня 2013.
    7. ↑ L. Crane Possible Implications of the Quantum Theory of Gravity(англ.) . — 1994.

    Літаратура

    Тэмы гэтай старонкі (7):
    Катэгорыя·Рэлятывісцкія і гравітацыйныя з’явы
    Катэгорыя·Астрафізіка
    Катэгорыя·Чорныя дзіркі
    Катэгорыя·Стывен Хокінг
    Катэгорыя·Старонкі з няправільным сінтаксісам спасылак на крыніцы
    Катэгорыя·Квантавыя з’явы
    Катэгорыя·Выпраменьванне