Agujeros negros y QED

Entonces, en la electrodinámica cuántica (al menos hasta donde yo sé), la fuerza electromagnética está mediada por fotones.

Por otro lado, en la relatividad general clásica, las soluciones de Kerr Black Hole, son una familia parametrizada por 3 números, uno de los cuales es q , que se interpreta como la carga del cuerpo.

Ahora, la luz no puede escapar de un agujero negro, así que si una partícula cargada entra en el agujero negro, ¿cómo podría una partícula fuera del agujero negro sentir la carga (ya que no puede ocurrir ningún intercambio de fotones)?

Una posibilidad es que la carga (o al menos la información sobre ella) permanezca en la superficie del agujero negro. Pero se supone que la materia alcanza la singularidad en el centro del agujero negro en un tiempo propio finito.

Entonces, ¿qué sucede realmente? Me cuesta imaginar que, digamos, un protón que entra en el agujero negro se "separe" de su carga mientras que el "resto" continúa moviéndose hacia la singularidad. Si esto sucediera, ¡ocurriría algo mucho más interesante que la espaguetización! De hecho, pasar más allá del horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo sería imposible, ya que las fuerzas electrostáticas que nos mantienen unidos desaparecerían.

O puede ser que no sea una pregunta bien planteada. Después de todo, las teorías cuánticas de campos tratan con campos, no con "partículas".

Estoy en el departamento de matemáticas, así que tenía curiosidad por saber qué pensaban los físicos de esta situación, y si se da alguna explicación estándar para esto.

Por lo que he oído, las "partículas virtuales" utilizadas en la teoría cuántica de campos pueden hacer todo tipo de cosas que parecen romper las leyes de la física, incluso moverse más rápido que la luz. Además, creo que la suma de todos los "caminos" posibles que incluyen estas "partículas virtuales" en la integral de ruta de Feynman, que de alguna manera está relacionada con cómo las partículas cuánticas son ondas de probabilidad, conduce a campos continuos de probabilidad y potencial eléctrico. Tal vez algo relacionado con estas ideas pueda explicar cómo las explicaciones de partículas y campos permitirían que los campos electromagnéticos salieran del agujero negro.

Respuestas (1)

Estoy en el departamento de matemáticas, así que tenía curiosidad por saber qué pensaban los físicos de esta situación, y si se da alguna explicación estándar para esto.

Este físico de partículas (experimental) sabe que la cuantización de la gravedad y la unificación de las cuatro fuerzas aún están en el futuro. Uno necesita ser capaz de escribir rigurosamente los diagramas de feynman de la interacción de un fotón (mecánica cuántica) y un agujero negro (relatividad general clásica) y eso solo puede ser conjetura hasta que se encuentre un modelo definitivo.

Las teorías de cuerdas son candidatas atractivas, pero por el momento no existe una validación fenomenológica para elegir una como modelo estándar donde se puedan responder tales preguntas. Hay conjeturas como Fuzzball (teoría de cuerdas) :

La teoría de Fuzzball reemplaza la singularidad en el corazón de un agujero negro al postular que toda la región dentro del horizonte de eventos del agujero negro es en realidad una bola de hilos, que avanzan como los bloques de construcción definitivos de materia y energía. Se cree que las cuerdas son paquetes de energía que vibran de formas complejas tanto en las tres dimensiones físicas del espacio como en direcciones compactas: dimensiones adicionales entretejidas en la espuma cuántica (también conocida como espuma del espacio-tiempo).

Este enlace puede dar una idea de la investigación en curso sobre la unificación de fuerzas a través de las teorías de cuerdas. Como ejemplo de investigación, esto fue escrito en 1996 por un ahora conocido físico de la teoría de cuerdas (los molinos de Dios muelen lentamente). Los teóricos de cuerdas están trabajando en agujeros negros cargados.

Hasta que se alcance el santo grial de la unificación, se utilizan teorías de campo efectivas para problemas específicos, como el modelo del Big Bang de la historia del universo, que tiene una región difusa en el lugar de la singularidad original para que el marco de la mecánica cuántica pueda encajar. las observaciones astrofísicas (fondo cósmico de microondas por ejemplo).

TOE y la gravedad cuántica son excesivos para esta pregunta. Puede abordarlo de forma semiclásica, a través de QFT en un espacio curvo. facultadstaff.richmond.edu/~ebunn/ajpans/ajpans.html
@MitchellPorter, ¿podrías escribir una respuesta? No encontré el enlace en mis búsquedas. gracias. Lo leí, es demasiado agitado para mí, demasiadas conjeturas. La pregunta es de un matemático. Editaré en tu comentario si no vas a responderte a ti mismo.
Escribiré algo, a menos que alguien se me adelante.