¿Hay alguna evidencia experimental de la radiación de Hawking?

Se puede obtener una visión física del proceso imaginando que la radiación partícula-antipartícula se emite justo más allá del horizonte de eventos. Esta radiación no proviene directamente del agujero negro en sí, sino que es el resultado de partículas virtuales "impulsadas" por la gravitación del agujero negro para convertirse en partículas reales. Como el par partícula-antipartícula fue producido por la energía gravitatoria del agujero negro, el escape de una de las partículas reduce la masa del agujero negro" .

¿Cómo pueden las partículas virtuales convertirse en partículas reales? ¿Implica una transferencia de energía de la energía potencial del negro a las partículas virtuales?

" Una visión alternativa del proceso es que las fluctuaciones del vacío hacen que aparezca un par de partículas y antipartículas cerca del horizonte de eventos de un agujero negro. Una de las dos cae en el agujero negro mientras que la otra escapa. Para preservar la energía total, la partícula que cayó en el agujero negro debe haber tenido una energía negativa (con respecto a un observador lejos del agujero negro), esto hace que el agujero negro pierda masa y, para un observador externo, parecería que el negro agujero acaba de emitir una partícula " .

¿Qué significa que una partícula tenga energía negativa para un observador fuera del agujero negro?

"En otro modelo, el proceso es un efecto de túnel cuántico, mediante el cual se formarán pares de partículas y antipartículas a partir del vacío, y uno formará un túnel fuera del horizonte de eventos " .

¿Se puede probar esta predicción experimentalmente? ¿Hay algún progreso en esta dirección hasta ahora?

Diría que la evidencia experimental es buena, ¡pero la evidencia observacional es (en general) incluso mejor! Tome la pregunta de si el mundo es redondo, por ejemplo... Magallanes no jugueteó con los modelos, ¡simplemente navegó de España a España a través del resto de la articulación! Y, posteriormente, nadie construyó ningún modelo para demostrar que no lo había hecho....
--¿Es su pregunta más fundamental sobre si existe la radiación de Hawking, o se trata de cualquier ventaja que la evidencia experimental pueda tener sobre la evidencia observacional, en la verificación de la existencia de esa radiación?

Respuestas (2)

Hay varios sistemas físicos que pueden ser análogos a un agujero negro. Uno de los cuales es el agujero negro sónico/acústico (o agujero tonto) en el que los fonones no pueden escapar de un condensado de Bose-Einstein que fluye más rápido que la velocidad local del sonido, de manera similar a los fotones que no pueden escapar del pozo de gravedad. de un agujero negro.

En dicho aparato, el análogo de radiación de Beckenstein-Hawking se midió espiramentalmente, por ejemplo:

Steinhauer, J. (2014). Observación de la radiación de Hawking autoamplificadora en un láser de agujero negro analógico. Física de la naturaleza, 10(11), 864-869. doi:10.1038/nphys3104

Aunque el artículo citado está detrás de un muro de pago, hay una descripción del experimento actualmente visible libremente en indico.cern.ch/event/824418/attachments/1852425/3062548/…
Los datos obtenidos experimentalmente que están "dentro del 6%" de los datos hipotéticos teóricamente no parecen del todo impresionantes según los estándares científicos, pero el OP solo pedía "cualquier" evidencia experimental, por lo que creo que la respuesta es buena: sin embargo, su la vacilación en su aceptación puede deberse a que A. Ok no pudo responder las preguntas secundarias sobre la energía negativa y la producción de partículas reales.

Aunque no veo nada malo en la respuesta de 2017 de "A. Ok" (que respondió a la pregunta secundaria del OP sobre el progreso realizado en la verificación experimental de la existencia de la radiación de Hawking), me doy cuenta de que no responde completamente a la pregunta del título del OP. , principalmente debido a las posibles diferencias entre el sonido (cuyos efectos energéticos resultan de interacciones entre fermiones que comprenden al menos una parte de un medio masivo, generalmente aire) y la luz (que consiste enteramente en bosones, que difieren de los fermiones en aspectos tan importantes como su capacidad para pasan entre sí). Estas diferencias pueden explicar las conclusiones "dentro del 6 por ciento" de las hipótesis del experimento, lo que parece bastante bajo según los estándares científicos.

En consecuencia, me gustaría señalar un análisis de los datos de observación que se ha considerado con bastante autoridad para responder a la pregunta del título del OP: Encontrado en la preimpresión del 2 de marzo de 2020 de un artículo titulado "Evidencia aparente de puntos de Hawking en el CMB Sky", de Daniel An, Krzysztof A. Meissner, Pawel Nurowski y Roger Penrose. interpreta "varios puntos anómalos de temperatura significativamente elevada" en el Fondo Cósmico de Microondas como radiación de Hawking, y parece haber sido el factor decisivo en la concesión (el 6 de octubre de 2020) de un Premio Nobel, en Física, al físico matemático. Sir Roger Penrose.

El informe del Comité del Premio Nobel se puede encontrar en https://www.nobelprize.org/uploads/2020/10/advanced-physicsprize2020.pdf , o cortando y pegando su título ("Fundamentos teóricos para los agujeros negros y el objeto compacto supermasivo en el Centro Galáctico") en cualquier cuadro de búsqueda. El informe incluye una breve bibliografía de algunos de los trabajos relacionados de Penrose y otros.

Con respecto a la pregunta secundaria del OP sobre la energía, las partículas virtuales se vuelven reales por el campo gravitatorio del agujero negro, como lo describen Gasperini, Veneziano y otros, con la descripción del proceso de Gasperini (como resultado de la separación de los miembros de una partícula virtual /par de antipartículas por más de la longitud de onda de Compton durante más del tiempo de Compton) disponible a través de bibliotecas públicas (ya sea directamente o mediante préstamo entre bibliotecas) en "Gasperini, M. 1986, PhRvL, 56, 2873". (Aunque los textos de "ciencia popular", como el Apéndice A en la versión de 1997 del libro de Guth titulado "El universo inflacionario", a menudo se refieren a él como "energía negativa",

"parece haber sido el factor decisivo en la concesión (más adelante en 2020) de un Premio Nobel al físico matemático Sir Roger Penrose". --> ¿Tiene una referencia para respaldar esta afirmación? El modelo cosmológico de Penrose está lejos de ser convencional, especialmente en comparación con su trabajo sobre los teoremas de singularidad (absolutamente fundamentales) en los años 60 y 70. La mención del Premio Nobel afirma que Penrose lo obtuvo "por el descubrimiento de que la formación de agujeros negros es una predicción sólida de la teoría general de la relatividad".
Ese enlace está roto para mí. Sin embargo, estoy bastante seguro de que el premio de Penrose es principalmente por su trabajo sobre los teoremas de singularidad, aunque Penrose ha hecho muchas contribuciones importantes en términos de formular la gravedad cuántica.
El informe del Comité Nobel, ya sea que se encuentre al hacer clic en el enlace o al cortarlo de mi comentario anterior y pegarlo en un cuadro de búsqueda, incluyó muchos comentarios relevantes para mi respuesta, en relación con el comentario que posteriormente incluí aquí.
La bibliografía del informe del Comité del Premio Nobel incluye MUCHAS referencias a aspectos que influyen en la decisión de ese Comité y se relacionan, no solo con los teoremas de singularidad, sino con el trabajo de Penrose sobre la formación Y DURACIÓN de los agujeros negros, cuya duración potencialmente pasada-eterna ha formado la base, en "este lado del charco", para la oposición concertada de los fundamentalistas religiosos a las conclusiones de su "Cosmología cíclica conforme" (ciertamente una lectura difícil, ¡pero yo, un laico, lo logré)! Penrose, R., 2010, Ciclos del tiempo: una visión extraordinaria del universo, The Bodley
Estoy familiarizado con el modelo CCC de Penrose. Es interesante, pero no del todo ampliamente aceptado por la comunidad de cosmología, la opinión general es que las afirmaciones de ver evidencia de este modelo en el CMB están sobreinterpretando las fluctuaciones estadísticas, como se muestra en iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/ 2020/03/021 . El Premio Nobel quizás citó este trabajo si hicieran una reseña de los trabajos de Penrose, pero no ganó el premio por ello. La mención principal del premio es que demostró que los agujeros negros son una predicción robusta de GR, que es el contenido de los teoremas de singularidad.
El enlace roto mencionado por Andrew ha sido reemplazado por ediciones a mi respuesta, proporcionando información sobre los autores y el título de la versión final (2 de marzo de 2020) de la preimpresión de Arxiv en cuestión, que ubican su texto completo. Si la pregunta del OP fuera sobre cualquier preferencia que pudieran haber tenido por la evidencia experimental sobre la evidencia observacional, en lugar de la existencia de HR, la pregunta se habría formulado más claramente hacia ese fin. De lo contrario, la reputación de los autores del preprint podría, en combinación con el informe y la bibliografía del Comité del Premio Nobel de 2020, justificar la aceptación de esta respuesta.
El uso de "energía" en las descripciones de la gravedad puede ser inusual principalmente porque tal uso sería verbalmente inconsistente con las "condiciones de energía", en cuya formulación creo que Penrose también tuvo un papel.
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