¿Es correcta esta analogía de la radiación de Hawking?

Como han sugerido los comentarios, el problema es que su descripción de las partículas virtuales que aparecen en las fluctuaciones del vacío es incorrecta. Eche un vistazo a mi respuesta a los agujeros negros y las partículas de energía positiva/negativa para obtener más información al respecto.

No hay una explicación de lo que realmente está sucediendo que sea accesible para el nerd de la teoría del campo no cuántico (aunque he intentado una en la respuesta que he vinculado anteriormente). Nadie parece saber exactamente de dónde vino la analogía de los pares de partículas virtuales porque no se corresponde con las descripciones actuales del vacío cuántico. En cualquier caso, las partículas virtuales son más un dispositivo computacional que algo real. El mejor artículo que he visto sobre esto es este en el blog de Matt Strassler .

¿Es correcta esta analogía de la radiación de Hawking?

No. Sé que lees cosas como esta en Internet, en artículos de ciencia popular e incluso en libros de texto. Pero no es correcto en absoluto. Lo siento. Lo revisaré paso a paso:

Dentro de la ergosfera del agujero negro, aparecen constantemente pares virtuales de partículas y antipartículas.

No, no lo son. Las partículas virtuales son virtuales . No son partículas reales de corta duración. Consulte ¿Existen realmente físicamente las partículas virtuales? y tenga en cuenta esto en la respuesta de la física de partículas jubilada anna v :

"las partículas virtuales existen sólo en las matemáticas del modelo" .

Véase también el artículo de Matt Strassler . (Ah, veo que John Rennie también se refirió a eso). El punto es que los electrones y los protones no se lanzan fotones entre sí. Los fotones virtuales no son fotones reales de corta duración que aparecen y desaparecen. En cambio, son "cuantos de campo". Es como dividir un campo electromagnético en porciones abstractas y decir que cada una es un fotón virtual. Luego, cuando el electrón y el protón se atraen, intercambian campo, de modo que al átomo de hidrógeno resultante no le queda mucho campo electromagnético. Por lo tanto, puede ver la corrección subyacente de la idea del intercambio. Pero los electrones no parpadean, los átomos de hidrógeno no centellean y los imanes no brillan.

debido a las fluctuaciones del vacío.

Las fluctuaciones de vacío no son lo mismo que las partículas virtuales. En cambio, son el equivalente espacial de las pequeñas ondas que ves en la superficie del mar. Son reales, pero son muy débiles. Ver el efecto Casimir en Wikipedia:

_{Imagen CCASA por Emok, ver Wikipedia}

Por lo general, la pareja se aniquilaría antes de que esto pudiera tener alguna consecuencia.

Las fluctuaciones de vacío no dan como resultado la producción de pares . Y los electrones y los positrones no aparecen como por arte de magia y luego se aniquilan amablemente sin dejar dos fotones de 511 keV.

Sin embargo, como una de estas dos partículas estará más cerca del agujero que la otra, experimentará una fuerza gravitacional mayor que la otra. Por lo tanto, existe la posibilidad de que una partícula caiga en el agujero negro mientras que la otra escapa al infinito.

Si esta historia fuera cierta, sería más probable que ambas partículas cayeran en el agujero, que como resultado se volvería más masivo. En efecto, se estaría alimentando de la energía del vacío.

La partícula que cae tendrá energía negativa y, posteriormente, masa negativa, dejando la partícula de energía positiva fuera del agujero.

¿Conoces alguna partícula con energía negativa? ¿O masa negativa? Si lo hace, por favor dígame, lo escribiré y luego esperaré la llamada de Estocolmo. No hay tales partículas.

No es el agujero negro el que emite directamente la partícula, pero desde un marco de referencia externo, este parece ser el caso. Como las fuerzas de marea son mayores para los agujeros negros más pequeños, la tasa de emisión de la radiación de Hawking aumenta a medida que el tamaño del agujero disminuye. En un sistema aislado, esto conduciría a un decaimiento exponencial. Sin embargo, los agujeros negros también acumulan masa constantemente. Como tal, cualquier agujero negro con una masa suficiente acumulará masa más rápido de lo que la pierde a través de la radiación de Hawking. Sin embargo, este no es el caso de los agujeros más pequeños, que se 'evaporarían' lentamente.

Eso es lo que dice la gente. Pero piense en la dilatación del tiempo gravitacional. Va infinito en el horizonte de sucesos. ¿Por qué no se menciona esto en la explicación dada de la radiación de Hawking?

Como todo esto está fuera del plan de estudios de mi escuela y muy por encima de mi nivel actual de física enseñada, esperaba que alguien pudiera confirmar que mi analogía es correcta o brindar algunas críticas constructivas y consejos. ¡Gracias!

Es un cuento de hadas, me temo. La radiación de Hawking sigue siendo hipotética incluso después de 43 años. Pero ha existido por tanto tiempo que la gente cree en él. La gente lo toma como un hecho científico, a pesar de que no hay evidencia científica para ello, a pesar de que no cuadra con la relatividad general, y a pesar de que la explicación dada es simplemente " mentiras para los niños" . Consulte este pequeño artículo de physicsworld para obtener una pista de lo que algunos físicos piensan de Hawking. En mi humilde opinión, debe centrarse en la gravedad y los agujeros negros y evitar distraerse con la radiación de Hawking.