Выпраменьванне Хокінга

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці

Выпраменьванне Хокінга - гіпатэтычны працэс выпускання разнастайных элементарных часціц, пераважна фатонаў, чорнай дзіркай. 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, што верцяцца, павінны спараджаць і выпраменьваць часціцы. [2]

Выпарэнне чорных дзірак[правіць | правіць зыходнік]

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 патэнцыйныя 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 бясконцасць. Для выдаленага назіральніка гэта выглядае як выпраменьванне чорнай дзіркі.

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

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

дзе  \hbarпастаянная Планка, падзеленая на 2\pi, cхуткасць 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 дзіркі. Прычынай гэтага з'яўляецца адсутнасць паспяховай тэорыі квантавай гравітацыі. Існаванне выпраменьвання Хокінга прадказваецца не ўсімі квантавымі тэорыямі[3] і аспрэчваецца шэрагам даследчыкаў [4]

Выяўленне[правіць | правіць зыходнік]

Кропку ў спрэчцы пра існаванне 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[правіць | правіць зыходнік]

  • Выпраменьванне Хокінга - галоўны аргумент навукоўцаў адносна распаду (выпарэння) невялікіх чорных дзюр, якія тэарэтычна могуць узнікнуць у ходзе эксперыментаў на ВАК.[6]
  • На гэтым эфекце заснавана ідэя сінгулярнага рэактара - прылады для атрымання энергіі з чорнай дзіркі за кошт выпраменьвання Хокінга. [7]

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

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. Архівавана з першакрыніцы 22 жніўня 2011.
  7. L. Crane Possible Implications of the Quantum Theory of Gravity (англ.) . — 1994.

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]