Soru:
Kara delikler ve baryon sayısı için saç teoremi yok
Piotr Migdal
2011-03-20 18:26:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Saçsız teoremi, bir kara deliğin uzaktan görülebilen az sayıda parametre ile karakterize edilebileceğini söylüyor - kütle, açısal momentum ve elektrik yükü.

For bana neden yerel büyüklüklerin, yani elektrik yükünden farklı olan kuantum sayılarının dahil edilmediği şaşırtıcı. Bu tür parametrelerin olmaması, koruma yasalarının ihlal edilmesi anlamına gelir (baryonlardan oluşan bir kara delik için, Hawking radyasyonu% 50 baryonik ve% 50 anti-baryoniktir).

Soru şu:

  • Bir kara delik parametresi olarak baryonik sayı eksikliği iyi kurulmuş bir ilişki ise?

VEYA

  • Öyle (veya olabilir) sadece QFT ve GR arasında birleşme eksikliği mi?
Http://physics.stackexchange.com/questions/4908/global-symmetries-in-quantum-gravity'yi görmek isteyebilirsiniz
üç yanıtlar:
user566
2011-03-20 22:21:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Saçsız teoremi klasik yerçekiminde, asimptotik olarak düz 4 boyutlu uzay zamanlarında ve belirli madde içeriğiyle kanıtlanmıştır. Daha genel koşullara baktığımızda, orijinal varsayımların varyasyonlarının kara deliğe daha fazla saç verdiğini görmeye başlıyoruz. Örneğin, asimptotik olarak AdS için bir skaler saça sahip olabilir (holografik süper iletkenler oluşturmak için kullanılan bir gerçek). Beş boyutlu uzaylar için, kara delikler (ve siyah halkalar), dipol momentlerine sahip olabilir. Belki daha fazla sürpriz vardır.

Ancak saçsız teoreminin arkasındaki temel sezgi hala geçerlidir. Tüm bu yapılarda kullanılan temel gerçek, nesne bir kara deliğe düştüğünde, ancak uzun menzilli bir alanla ilişkilendirilirse varlığını kara deliğin dış yüzeyine damgalayabileceğidir. Örneğin, bir elektron kara deliğin yükünü değiştirecek, bu da kara deliğin bir Coulomb alanına sahip olacağı anlamına geliyor. Toplam yükü uygun bir Gauss yüzeyi ile ölçebileceksiniz. Yerçekiminin korunan yerel akımları olmadığını unutmayın ( bu tartışmaya bakın), ölçebileceğiniz tek şey toplam yüktür.

Baryon sayısına gelince, uzun menzilli kuvvetle ilişkili değildir, kara deliğe düştüğünde bu gerçeği hatırlayacak hiçbir şey yoktur ve baryon sayısı korunmaz. Bu, küresel ücretlerin (uzun menzilli kuvvetlerin eşlik etmediği miktarların) gerçekten korunmadığına dair genel bir inancın nedenlerinden sadece bir tanesidir. Baryon sayısı için şunu biliyoruz: Dünyamızda anti baryonlardan daha fazla baryon vardır, bu nedenle gözlemlenen baryon sayısı simetrisi sadece yaklaşık olmalıdır. Baryogenesis olarak adlandırılan bir süreç olan tüm baryonlar oluşturulduğunda (ilgili tartışmayı burada arayın) erken evrende ihlal edilmiş olmalı.

Cevaplarına hiç ihtiyaç duyulmadığını düşünen biri harika, Moshe. ;-) +1
Bu hissi biliyorum. İyi bir cevap vereceğini bildiğim için, zamanım olmadığında rutin olarak işleri bırakıyorum.
Jerry Schirmer
2011-03-20 19:25:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bundan kurtulmanın bir yolu - Hawking radyasyonunun gerçek olduğuna ve kara deliklerin tamamen buharlaştığına inanıyorsanız, o zaman:

1) Hawking radyasyonu pozitif enerji koşullarını ihlal eder. Bunlar saçsız teoremdeki varsayımlardır. Dolayısıyla, Hawking radyasyonu önemliyse, tüysüz teoreminin kara delikler için geçerli olmasını beklemiyoruz.

2) Buharlaşma profili belirli bir şekilde gelişirse, bir oluşumun oluşumunu engelleyebilirsiniz. gerçek olay ufku, yalnızca sınırlı bir süre için görünen bir görünür ufka sahip. Bu, giriş baryon numarası hakkındaki bilgilerin kara delikten kaçmasını sağlayacaktır.

Ama klasik olarak haklısınız. Kara deliğe ne koyduğunuzla ilgili bilgileri kaybettiğiniz iyi bilinmektedir - klasik olarak, nötrino çöküşünden oluşan bir kara delik, bir nötron yıldızının veya fotonların veya yerçekimi dalgalarının veya her neyse çöküşünden oluşan bir kara deliğe benzer .

Bilginin korunabileceği için, koruma yasalarının geçerli olduğu anlamına gelmez. Hawking radyasyonu hakkında, bilgi kaçsa bile, gerçek baryon sayısının hala korunmadığını bilecek kadar bildiğimize inanıyorum ki bu OP'nin asıl sorusuydu.
@Peter Shor - ancak tekilliğe çarpan, onunla birleşen ve sonra başka bir parçacık olarak yayılan bir parçacığın mekanizması olmadan, baryon sayısını yok eden bir etkileşimin mekanizmasının ne olacağı konusunda% 100 net değilim.
Baryonlar yüksek enerjiye ivmeleniyor, bu durumda baryon sayısını koruyan olmayan etkileşimlere dahil oluyorlar ki biz zaten var olduğunu biliyoruz. Geometri güzeldir, ancak her şeyin tek açıklaması bu değildir.
@Jerry: Baryon numarası bozan etkileşimin ne olduğunu bilmiyoruz, ancak var olması gerektiğini biliyoruz. Yalnızca baryonları kullanarak büyük bir kara delik oluşturun. İlk radyasyonun çok uzun dalga boylu radyasyon olması gerekir (bunun yanlış olduğuna inanmıyorsanız), yani kütlesi oldukça küçük olana kadar hiçbir baryon yaymayacaktır. Bu noktada, baryon / kütle oranı protondan daha büyükse, baryon sayısını korumak için yeterli kütle yayamaz. Böylece, Planck ölçekli etkileşimlerin bu düşünce deneyindeki baryon sayısını korumaması gerektiği sonucuna varabiliriz.
@Peter Bu şekilde tartışıldığını hiç duymadım, çok havalı.
@Peter: bu süreç baryon sayısını ihlal etmeyecektir - uzun dalga boylu parçacıklar eşit sayıda, örneğin anti-neutrionlar ve nötrinolar (termal banyo olarak) içerecek ve net sayıda lepton üretemeyecektir. antileptonlar veya baryonlar / antibaryonlar. Ardından, baryon sayısı için başlangıç ​​serbestlik derecelerini içeren alanlar için veya her neyse geri yayılmaları için yeterli zaman ayırın ve başladığınız yere gidersiniz, artı eşit sayıda parçacık ve antiparçacık içeren bazı termal radyasyon.
@Moshe: son kontrol ettiğimde proton bozunması gözlenmemişti.
@Jerry, son kontrol ettim, çevremizde hemen hemen sadece baryonlar görüyoruz, bu yüzden baryon sayısı evrenimizdeki tüm enerji ölçeklerinde tam olarak korunamadı. Ancak, @Peter’nin yanıtını daha çok seviyorum çünkü size neden böyle olması gerektiğini söylüyor. "Kara delikler gerçekten oluşmuyor" senaryosuyla Peter'a verdiğiniz cevabın kendi sorunları olduğunu düşünüyorum, ancak bu tartışmaya girmenin yeri burası değil.
@Moshe:I Kara deliğin tamamen buharlaştığına inanıyorsanız, olay ufku yoktur - bu sadece geç zamanlarda bir tekilliğin olmamasından kaynaklanan bir gerçektir.Kişisel olarak, kara deliğin tamamen buharlaşmayabileceğini söylemekte sorun yok, çünkü Yine de Hawking radyasyonunun geri tepkimesi hakkında çok az şey biliyoruz, ama ben bu konuda azınlıkta görünüyorum.Her ne olursa olsun, korunmamalarını sağlamak için kara deliğin içindeki baryonları yok etmek için bir işleme ihtiyacınız var - eğer öyleyse tekillik çözünürlüğünün bir parçası, tamam - bu benim alanım değil ve kim t = 0'da tüm kuantum sayılarının sıfır olduğunu söyledi?
@Jerry Sorun şu ki, zaman ölçeklerinde, son kuantada makroskopik sayıda baryonun yayılması muhtemel değildir, tıpkı evrenin anti baryonlar üzerinde küçük bir dengesizlikle başlamış olması olası değildir. Konuyla ilgili fizik ufukta, tekillik çözünürlüğü kara delik fiziğinde sorun değil - bu kolay bir çıkış yolu olurdu. Ufkun gerçek olduğu BH'nin uzun ömrü boyunca neler olduğunu anlamak gerekir.
O halde @Moshe:, cevabımla ilgili sorunun ne - bu OP'min üçüncü paragrafında çözüldü. Hawking radyasyonu bundan uzaklaştırıcıdır, çünkü bu sadece eşit oranda parçacıkların ve antiparçacıkların termal banyosudur. Kara delikler ne olursa olsun aynıdır. Gerçekleşen tek şey, negatif enerji Hawking radyasyonunun klasik GR kara delik teoremlerinin (en önemlisi burada alan artışı ve saçsız teoremler) ihlal edilmesine izin vermesi ve böylece BH'nin iç bileşenlerinin sonsuzluğa kaçmasına izin vermesidir.
Senaryonuzu gerçekten anlamıyorum, kara delik tamamen gittiğinde, içindeki her şey Hawking radyasyonuna dönüştü. BH, baryonlardan yapılmışsa, başlangıçta hepsi çoğunlukla nötrinoların veya her neyse, radyasyon olarak sona erdi. Baryonların son Planck buharlaşma zamanında yayıldığını söylemiyorsanız, ne zaman dışarı çıkıyorlar? Peter'ın iddiasının sorunu çözdüğünü düşünüyorum.
@Moshe: Tekilliğin kendisiyle kesişenlerin (ve $ a $ veya $ q \ neq 0 $ olması durumunda ufka giren boş ve zaman benzeri jeneratörlerin sonunda ufuktan ayrıldığını söylüyorum) gelen jeodeziklerin tekilliği kesişmesi için gerekli değildir). Böylece, tekillik ile etkileşim baryon sayısını korumazsa, deliğe giren baryonlar sonunda deliği terk eder. Bunu, $ M (v) = v ^ {4} (v-v_ {0}) ^ {4} $ gibi görünen kitle profiline sahip yüklü bir Vaiyda modelinde görebilirsiniz. ve $ 0 \ leq v \ leq v_ {0} $ için sıfır
Bu, küçülen kara delik ufuklarının çaprazlanabilir olması bir GR teoremi, temelde benim argümanım budur. Kara delik tamamen buharlaşırsa, her iç nokta gelecekteki sıfır sonsuzluğun veya gelecekteki zamansal sonsuzluğun geçmişindedir. Bu nedenle, içerideki bir şeyin baryonları yok etmesi gerekir veya kara delik çökmesi net baryon sayısını kaldıramaz, çünkü şahin radyasyon yalnızca parçacık-karşı-parçacık çiftleri oluşturacaktır.
@Jerry: Bir yerlerde küçülen kara delik ufuklarının tersine çevrilebilir olduğuna dair bir alıntı var mı? Bu teoremi hiçbir yerde görmedim.
@Peter: Etrafa bakacağım. Bunun Hayward'ın tuzak ufku meselesinde olduğunu biliyorum, ama bu birinin geçmesi için çok fazla belge. Yine de küçülen bir kara deliğin Penrose diyagramına bakarsanız, bunu hayal edebilirsiniz.
Sadece sorunu daha da keskinleştirmek için - kara deliği sürekli olarak baryonlar halinde besleyerek sabit bir durumda tutun. Baryonların geri geldiğini asla göremeyeceksin. Buharlaşan bir kara deliğin nedensel yapısı ilginç bir dikkat dağıtıcıdır, ancak sorunu ortadan kaldıracağını sanmıyorum.
@Jerry: Proton ve nötron en yüksek baryon sayısı / kütle oranına sahip temel parçacıklarsa, baryon numarası $ 2N $ olan bir kara delikten ve $ N $ protonların kütlesi temel parçacıklara dönüşemez ve baryon sayısını koruyamaz. Ve daha yüksek baryon sayısı / kütle oranına sahip bir parçacık olsaydı, kararlı olurdu ve muhtemelen onu görebilirdik.
Moshe'nin önerisi asimptotik düzlüğü yok edeceği ve Hawking radyasyonu asimptotik sonsuzluğa göre negatif enerjiye sahip olduğu için @Moshe @Peter:, bunun gibi bir sistem için kütle / enerji korunumu üzerinde çalışmak önemsiz değildir. Yanılıyorsunuz demiyorum, daha çok ikna olmadığımı söylüyorum. Bu yüzden ilk cevabım, "Bu doğru" dan daha çok "Bundan kurtulmanın bir yolu bu" oldu.
@Jerry: Sonlu enerjili baryonların gelen akısı kesinlikle asimptotik düzlüğü yok etmeyecektir, bu sadece ufukta etkisi asimptotik düzlüğü koruyacak kadar hızlı düşen farklı bir duruma karşılık gelir. Buharlaşan kara delik durumuna gelince, senaryonuzu doğru anlarsam, klasik parçacıklar yerine kuantum alanlarını tartıştığınızda (gerektiği gibi) baryon sayısının "son dakikada" geri yüklendiği önerisi gelir. Peter güzel bir karşı argüman sağladı.
@Moshe: sabit, hiç bitmeyen bir parçacık akışı, asimptotik düzlüğü kesinlikle yok edecektir. Ve Kuantum Alanlarından bahsediyorsak, alanı geç zamanlarda ölçmek zorundayız, burada gelecekteki sıfır sonsuzluktaki asimptotik düzlük Poincaré grubunu geri yüklememize ve "parçacık" ın ne anlama geldiğine dair bir fikir edinmemize izin veriyor. Baktığım bu şeyin türevlerinden herhangi biri, geçmişte ve gelecekte sıfır sonsuzlukta 'içeri' ve 'dışarı' durumlarının tanımını gerektirdi.
Lawrence B. Crowell
2011-03-20 20:42:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Standart bir cevap, nükleer kuvvetin, çok kısa bir aralıkla düşen bir Yukawa potansiyeline $ V (r) ~ = ~ -e ^ {- ar} / r $ 'a uymasıdır. Bir kara deliğin üzerine düşen bir yük, ufku uyumlu sonsuzluğa bağlayan uzun menzilli bir elektrik alanına sahip olacaktır. Elektrik yükü ufukta dağılır ve görünür kalır. Hızla düşen Yukawa tipi kuvvet bu şekilde görünmez.

Bir kara deliğin üzerine düşen kuantum alanlarının veya sicimlerin holografik içeriği vardır. Baryon sayısı ve aslında tüm kuantum sayıları, genişletilmiş ufukta korunur. Hawking radyasyon modları ile değiştirildikleri için uzak gelecekte yok edilirler. Bununla birlikte, bu Hawking radyasyonu, kuantum bilgisinin sadece bir "yeniden kodlaması" dır. Ana kandırma sistemi olmadan ortaya çıkan şey gürültü gibi görünür. Yine de kuantum bilgisi korunursa, baryon sayısı veya daha temelde kuark ailesi türleri ve renk yükleri basitçe başka bir kuantum bilgi biçimine dönüştürülür.

İlginç. Merak ediyorum, bir kuark gibi bir şeyi bir kara deliğe düşürürseniz, böylece renk nötr olmazdınız.
Bir karadeliğe yaklaşan bir baryonu izlerseniz, sistem olay ufkunun üzerinde gecikir veya donar. GUT'larda bir kuarkı leptona çeviren X alanları vardır. Bir baryonun bir karadeliğe yaklaşmasını izleyerek ve eğer biri çok kırmızıya kaymış (IR) frekanslarına tanık olabilirse, bu bir baryonun yıkılmasına tanıklık etmek anlamına gelir. AdS ile CFT ve AdS arasındaki yazışma, sınırındaki alanlarla bir uyuşmaya sahiptir ve karadelik ufku orada, karadeliklerdeki GUT proton bozunması ve baryon ihlali arasında bir eşdeğerlik sağlar.


ⓘ
Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 2.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...