Agujeros negros en evaporación y entropía

  1. Me dijeron que para los agujeros negros, cuando irradian ( radiación de Hawking ) partículas y antipartículas) se dividen en el horizonte de eventos, uno va al infinito y el otro al BH. Luego pierden masa. ¿Cómo es eso posible? ¿No aumentarían sus masas, ya que están absorbiendo partículas o antipartículas?

  2. Además, su entropía varía con sus masas, y dado que la entropía aumenta, ¿no aumentarían también sus masas, junto con su área? ¿Cómo se concilia eso con el caso 1?

Respuestas (1)

1) En la imagen del túnel, hay dos escenarios:

i) se crea un par de partículas/antipartículas virtuales justo fuera del horizonte. La partícula de energía negativa luego hace un túnel hacia el horizonte y la partícula de energía positiva se irradia.

ii) se crea un par de partículas/antipartículas virtuales justo dentro del horizonte. Luego, la partícula de energía positiva hace un túnel fuera del horizonte y la partícula de energía negativa permanece adentro.

En (i) aunque una partícula está "cayendo" en el horizonte, es una partícula de energía negativa y, por lo tanto, produce una pérdida de masa.

Sin embargo, existen formas equivalentes de derivar los resultados sin utilizar estas partículas virtuales. Estas otras formas implican calcular el estado de vacío del observador asintótico, que ve un flujo de partículas saliendo del agujero. De cualquier manera la masa disminuye.

2) La entropía de un sistema cerrado no debe disminuir. El BH por sí solo no constituye un sistema cerrado. También es necesario tener en cuenta los estados de la radiación. Ver la discusión de la "Segunda Ley Generalizada" aquí .

Hola Twistor, es bueno saber de ti. Lo que me preocupa es esta energía negativa. Como habría tantas partículas y antipartículas cayendo en el BH. Del mismo modo, un igual de ellos irradiando. De alguna manera, esto simplemente se ignora en todas las lecturas que he hecho sobre este tema.
Hola zaybu, creo que la imagen del par de partículas virtuales es un dispositivo heurístico, y no estoy feliz de entender cómo encaja el proceso de creación en las imágenes QFT normales. Ver aquí _ Otra forma de pensar en ello es como haber poblado estados de energía negativa dentro del horizonte que luego se filtran. La tunelización se modela de la misma manera que modelaría la tunelización de barrera en QM elemental, utilizando la aproximación WKB.
Si uno invoca que solo los estados negativos se pueblan dentro del horizonte, necesitaría invocar un principio que seleccionaría solo esos estados negativos. No se conoce tal principio AFAIC. Me parece que los argumentos de QFT para la radiación de Hawking son tenues en el mejor de los casos. Hefler plantea algunas preguntas serias sobre esto. Ver arxiv.org/pdf/gr-qc/0304042v1.pdf
Creo que en estos modelos los estados dentro del horizonte son "energía negativa" porque ∂ ∂ t ha cambiado a ser como un espacio allí. Creo que la radiación de Hawking está en un terreno bastante sólido, ya que las únicas cosas que necesita son a) Lorentz sig metric b) la gravedad de la superficie c) la evolución del espacio-tiempo lo suficientemente lenta como para que pueda hacer la aproximación eikonal (ver [aquí]) (arxiv . org/abs/hep-th/0106111 ). Creo que el punto principal de Adam Helfer es que los efectos QG a escala de Planck no pueden ignorarse. Dejaría que los expertos comentaran. ¿Valdría la pena plantear una Q por separado sobre esto?
Si uno elige el signo métrico como (-+++) o (+---) es altamente arbitrario. Así que esa explicación es insatisfactoria. Además, la métrica no puede justificar por qué solo la energía negativa caerá en el BH, ya que este proceso ocurre al azar y, por lo tanto, pueden caer partículas o antipartículas. De hecho, Hefler está planteando otras preguntas. Parecería que la radiación de Hawking es altamente especulativa en este punto.
El signo métrico es irrelevante. Con (+---) la energía es ξ a PAG a dónde ξ a es el vector Killing y PAG a los cuatro impulsos. Con (-+++) la energía es − ξ a PAG a . Cualquiera que sea la elección de signo que haga, la energía de una partícula "ordinaria" es positiva fuera del horizonte y negativa dentro de él.
@ twistor59 Sí, pero eso no explica "este proceso está ocurriendo al azar y, por lo tanto, las partículas o las antipartículas pueden caer en él". El resultado debería ser: durante mucho tiempo, no hay ganancia neta de masa para el BH.
Sí, por ejemplo, tanto los electrones como los positrones pueden caer, pero en ambos casos es el compañero de energía negativa el que cae. Estas imágenes heurísticas tienen una utilidad limitada: la mejor ruta de cálculo es la transformación de Bogoliubov que compara el vacío. Creo que la mejor oportunidad a corto plazo de resolver la cuestión de si HR es especulativo o no es a través de los experimentos analógicos de BH. Si estos resultan positivos tenemos confirmación empírica del mecanismo.
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