Sé que una partícula y una antipartícula, partículas virtuales, se generan en el borde de un horizonte de sucesos, y una partícula cae en el agujero negro y la otra sale, pero ¿cómo sabe la otra cómo tomar energía del agujero negro? ? Quiero decir, ¿cómo lo hace? ¿Simplemente sabe tomar energía del agujero negro o la antipartícula cae y el agujero negro pierde masa?
... pero ¿cómo sabe el otro cómo tomar energía del agujero negro?
Para entender esto, debes estar familiarizado con la esencia de esta imagen. incluidos los estados de energía negativa dentro del horizonte , la creación de pares virtuales de partículas y antipartículas y la conservación de la energía . Trato de responder intuitivamente a su pregunta con palabras simples.
Suponga que se crea un par virtual de partículas y antipartículas cerca del horizonte del agujero negro. Según el principio de conservación de la energía, la energía total del par de partículas debe ser cero. Entonces, una de las partículas tiene energía positiva y la otra tiene energía negativa. Por otro lado, se puede demostrar que existen estados de energía negativa dentro del horizonte de un agujero negro estático y las partículas de energía negativa pueden ocupar estos estados. Para tener un par de partículas reales con energía total cero, la única posibilidad física es que la partícula de energía positiva pueda escapar al infinito, mientras que la partícula de energía negativa caiga en el agujero negro. De esta manera, el fuerte campo gravitatorio del agujero negro puede convertir un par virtual de partículas y antipartículas en un par de partículas reales con energía total cero. Esta es la razón por la que la partícula virtual que se succiona siempre obtiene energía negativa. De esta forma, se justifica que el agujero negro pierda su masa y se evapore gradualmente. (Ver eladvertencia al final de esta respuesta, por favor).
¿Simplemente sabe tomar energía del agujero negro o la antipartícula cae y el agujero negro pierde masa?
Tenga en cuenta que, en esta imagen, cuando se crea un par virtual de partículas y antipartículas cerca del horizonte del agujero negro, cada una de ellas puede caer en el horizonte o escapar al infinito (siempre, una de ellas cae y la otra escapa). Entonces , no es correcto que solo la antipartícula caiga en el agujero negro. Esto significa que un observador estático fuera del horizonte de eventos observará los espectros de partículas y antipartículas.
Advertencia: en mi opinión, no debe tomar demasiado en serio el argumento anterior sobre el par de partículas virtuales-antipartículas, etc., ya que esta imagen ayuda a tener una comprensión intuitiva ingenua. Un tratamiento riguroso de la radiación de Hawking utilizando la cuantificación de campos cuánticos en el fondo de un agujero negro curvo no necesita una imagen tan ingenua.
Existen tratamientos más rigurosos para comprender la radiación de Hawking, pero me limito a este marco (imagen) que le interesa y sobre el que pregunta.
Aquí, por simplicidad, restrinjo esta discusión al caso de los agujeros negros estáticos. La conclusión general sigue siendo válida para los agujeros negros en rotación.
james k
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PM 2 Anillo
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