¿Una partícula del tamaño de un neutrón, si tuviera suficiente masa, colapsaría en un agujero negro?

Por ejemplo, un neutrón es una partícula que ocupa cierto volumen. Si empaqueta suficiente masa en ese volumen, colapsaría en un agujero negro (supongo que ahora no hay suficiente masa). Al menos si no consideras los efectos cuánticos. Ahora, si se considera QM, ¿eso evitaría que ocurra una singularidad?

Otro ejemplo es el electrón. Es una partícula puntual, por lo que predeciría un colapso. Pero también se extiende debido a la mecánica cuántica. Entonces, no hay colapso.

El motivo de esta pregunta es crear una analogía con la predicción de la EM clásica de que un electrón debería perder energía y girar en espiral hacia el núcleo. La mecánica cuántica viene al rescate.

No estarías usando neutrones sino protones porque necesitas un acelerador para llevarlos a energías realmente altas. Si pudieras hacer eso, teóricamente podrían formarse agujeros negros microscópicos. El análisis de datos del LHC está buscando las firmas de tales eventos, aunque es muy poco probable que ocurran con las energías disponibles en el LHC (o en cualquier acelerador que podamos esperar construir durante otro siglo más o menos). Le insto encarecidamente a que abandone la imagen de las partículas puntuales. Es completamente falso e inútil para tal especulación.
@CuriousOne: incluso teóricamente, impulsar un objeto compacto a alta velocidad no producirá un agujero negro. Los posibles agujeros negros del LHC son el resultado de eventos de colisión, no de objetos que se mueven rápidamente.
@JerrySchirmer: No dije en ninguna parte que el refuerzo producirá un agujero negro, simplemente no mencioné que las colisiones ocurrirán (o mejor... podrían), lo que pensé que era bastante obvio ya que estaba hablando de un colisionador ?
@aK1974: No creo que hablar de un radio tenga mucho sentido para los agujeros negros más pequeños. Se evaporan tan pronto como se forman y las fuerzas de marea son probablemente tan grandes que las fluctuaciones cuánticas del horizonte (si se puede llamar así) son similares a su tamaño. Aparte de eso, no está claro cuál es la escala de energía relevante. En el LHC, los agujeros negros solo podrían formarse si existen dimensiones compactas macroscópicas que hacen que la escala de Planck quede completamente obsoleta.

Respuestas (3)

Si crees en los parámetros clásicos para los agujeros negros hasta la escala de un neutrón, resulta que un neutrón tiene demasiado momento angular para formar un agujero negro y se interpretaría mejor como una singularidad desnuda.

La razón es que se prevé que el radio del horizonte de eventos de un agujero negro sea:

METRO ± METRO 2 − a 2

dónde METRO es la masa del agujero negro, y a es el momento angular por unidad de masa del agujero negro. Si pones los parámetros para un neutrón, a > METRO , y no hay valores reales para el horizonte.

El neutrón definitivamente no es una singularidad desnuda. No ponga ideas sin sentido en la mente de los niños. :-)
@CuriousOne: eso es lo que dice el modelo. Por eso no se puede aplicar la relatividad general a los neutrones. Y la singularidad desnuda encaja mejor que el agujero negro.
La física no se trata de lo que dicen los modelos, se trata de lo que dicen los datos y no hay ningún dato que vincule los neutrones con singularidades desnudas (que absolutamente nadie tiene motivos para creer que existen ... según el modelo).
@CuriousOne: si no entiendes los modelos, no entiendes la física. Si cree que el modelo es incorrecto, está rechazando las predicciones de los modelos, pero la pregunta en el OP es una pregunta sobre nuestra comprensión de los neutrones y los agujeros negros. No hay forma de responder a eso sin hacer predicciones retrospectivas a partir de nuestro conocimiento de la relatividad general.
Curiosamente, sí entiendo tanto los modelos correctos para un neutrón como su fenomenología y nada de eso tiene nada que ver con singularidades desnudas, para las que no hay ni fenomenología ni modelos que le encajen.
@CuriousOne: nada de eso tiene que ver con los agujeros negros, porque el modelo estándar no tiene nada que ver con la gravedad. Si mapeas ingenuamente GR en un neutrón, es una singularidad desnuda. La respuesta correcta al campo gravitatorio de un neutrón es decir "no tenemos una teoría cuántica de la gravedad, pero no puede ser un agujero negro basado en los parámetros físicos conocidos que tiene". Punto final. Estás siendo tonto a propósito con tu platonismo incondicional, como siempre lo eres.
¿Por qué mapearía ingenuamente un objeto inexistente de GR en un neutrón? GR no tiene absolutamente nada que decir sobre la estructura de la materia. Sólo dice algo sobre cómo gravita la materia.
@CuriousOne: PORQUE ES LA PREMISA DE LA PREGUNTA.
Entonces la respuesta es que GR no dice nada sobre la estructura de la materia junto con la recomendación al OP de que las "partículas puntuales" no son en realidad pequeñas bolitas con una singularidad crujiente en su interior, lo cual hice.

El modelo de relatividad general para un electrón es la solución de Kerr-Newman, que es un agujero negro giratorio cargado. Desafortunadamente, el radio del horizonte exterior en unidades geométricas viene dado por:

r + = METRO + METRO 2 − q 2 − PAG 2 − ( j METRO ) 2

Aquí P es la carga magnética, cero en este caso. Si convierte esta relación a unidades estándar (por ejemplo, inserte la masa en Kg y multiplique por el factor de conversión GRAMO / C 2 ) encontrará que este radio es imaginario. Es decir, las partículas elementales son singularidades desnudas desde el punto de vista de la relatividad general.

Aparte, inspirado en la teoría de cuerdas y la propuesta de fuzzball, parece posible encontrar una solución completamente regular (¡sin singularidad!) que describa microestados de lo que llamaría una singularidad desnuda en relatividad general. Básicamente, una solución de la ecuación de movimiento con las mismas cargas asintóticas de una singularidad desnuda, ¡pero sin patologías! Esto todavía está trabajando en progreso de todos modos.

Esta es la imagen clásica. Aproximadamente, la imagen cuántica te dice que cuando la longitud de onda de Compton es igual al radio de Schwarzschild (es decir, en la masa de Planck) has alcanzado la masa mínima para un agujero negro. Entonces, desde este punto de vista, no hay posibilidad de que una partícula colapse.

Por supuesto, no se puede dar la respuesta completa sin tener a mano la teoría completa de la gravedad cuántica.

Un agujero negro en el caso de Schwarzschild tiene un radio

r = 2 GRAMO METRO C 2
Resolvamos la masa con un radio de alrededor de Fermi o 10 − 15 m, o el radio de un barión como un neutrón,
METRO = r C 2 2 GRAMO = 10 − 15 metro × 9 × 10 dieciséis metro 2 / s 2 2 × 6.67 × 10 − 11 norte metro 2 / k gramo 2
= 6.7 × 10 11 k gramo .
¡Esto es cerca de mil millones de toneladas! Este sería un agujero negro cuántico, y uno bastante caliente con radiación de Hawking y está corriendo hacia su evaporación final.

¿Una partícula del tamaño de un neutrón, si tuviera suficiente masa, colapsaría en un agujero negro?
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