Физика

Новая формула для измерения излучение Хокинга

Физики разрабатывают аналитическую формулу для измерения излучения Хокинга на горизонте событий черной дыры. Это поможет ученым проверить точность различных теорий квантовой гравитации.

В 1975 году Стивен Хокинг опубликовал теорию, утверждающую, что черные дыры испускают излучение из-за квантовых эффектов вблизи их горизонтов событий. Это излучение черного тела, известное как излучение Хокинга, названо в его честь. Оно отвечает за уменьшение массы и энергии вращения черных дыр.

Недавнее открытие гравитационных волн подтвердило теорию гравитации Эйнштейна, но она до сих пор не объясняет природу темной материи, темной энергии, сингулярности и квантовой гравитации.

Фактически, наблюдения показывают, что альтернативные гравитационные теории могут точно описывать черные дыры. Большинство этих теорий включают квантовые параметры, и они не противоречат данным, полученным при слиянии черных дыр.

Информация о веществе (полной массе, заряде и угловом моменте), попадающем в черную дыру, сохраняется. Обычно считается, что потеря информации не происходит, поскольку она существует внутри черной дыры и недоступна извне.

Однако, согласно теории Стивена Хокинга, черные дыры постепенно испаряются, испуская излучение Хокинга, и это излучение, похоже, не несет дополнительной информации о веществе, которое создало черную дыру. Так куда же девается информация?

В квантовой физике потеря информации является явным нарушением важного свойства, известного как унитарность. Чтобы устранить этот парадокс, в последнее десятилетие несколько теорий квантовой гравитации стали более популярными.

Аналитическая формула для расчета излучения Хокинга

Одной из наиболее многообещающих теорий является теория Эйнштейна-дилатона-Гаусса-Бонне (EdGB), которая объединяет квантовые параметры с теорией общей теории относительности. Она вдохновлена низкоэнергетическим пределом теории струн.

В данном исследовании физики сосредоточились только на этой теории, поскольку она содержит часть теории Эйнштейна, а также члены квантовой кривизны и скалярное поле. Они придумали аналитическую формулу для измерения излучения Хокинга на горизонте событий черной дыры.

Эта формула поможет ученым определить, как изменится излучение Хокинга с квантовыми поправками к теории гравитации Эйнштейна. Это также позволит им проверить точность различных теорий квантовой гравитации, наблюдая за черными дырами.

Квазинормальные режимы объясняют, как черные дыры реагируют на внешние гравитационные возмущения. Поскольку эти режимы со временем исчезают, их амплитуда может быть определена только на небольшой период времени.

Квазинормальные режимы - это режимы рассеивания энергии черной дыры. Их частота представлена комплексным числом, где реальная часть - это периодические колебания, а воображаемая - скорость распада.

Предоставлено исследователями

Группа исследователей исследовала классическое (квазинормальное) и квантовое (Хокинговское) излучения для тестовых полей на фоне 4D, асимптотически плоской и сферически симметричной черной дыры в теории EdGB.

Команда разработала формулу для эйконального состояния квазинормальных режимов, а затем использовала ее для измерения квазинормальных режимов полей Максвелла и тестового скаляра, что в конечном итоге помогло им оценить интенсивность излучения Хокинга для черной дыры EdGB.

Таким образом, они применили квантовые поправки к геометрии черной дыры для оценки интенсивности испарения Хокинга на горизонте событий черной дыры.

Классическое излучение, такое как электромагнитные волны, немного отличается от излучения Эйнштейна, что означает, что излучение Хокинга является гораздо более чувствительным явлением. Путем дальнейшего изучения черных дыр, образовавшихся в ранней вселенной, физики могут лучше понять, как применять квантовую коррекцию к гравитации.

Источник

Back to top button