¿Hay algún otro mecanismo que pueda hacer que las partículas virtuales sean 'reales' además de la radiación de Hawking y los nacimientos del universo?

Tal como lo entiendo, si las partículas virtuales no se recombinan dentro del tiempo de la tabla, se vuelven 'reales'.

Se propone que esto suceda en la Radiación de Hawking , donde una partícula virtual cruza el horizonte de eventos del agujero negro y la otra no, donde roba algo de energía del agujero negro.

Lawrence Krauss también propone en su charla 'Un universo de la nada' que de la nada (es decir, la espuma QED) con una energía neta de cero, puede nacer un universo, presumiblemente (simplistamente) 'creando' materia al 'tomar prestada' energía de la espuma.

Ambos se acaban de proponer, pero ¿existen otros mecanismos propuestos (o demostrados) por los cuales las partículas virtuales 'se vuelven reales'? ¿Diga 'préstamos' extremadamente improbables, o dos eventos simultáneos cercanos que repelieron las partículas antes de la recombinación, o pequeños eventos de 'nacimiento universal' dentro de nuestro universo?

Si es realmente posible, para mantener la conservación de la energía, ¿quedaría algún tipo de campo de 'energía negativa' en la estela de las dos partículas creadas?

Las partículas virtuales no tienen una relación especial con el tiempo de Planck. El tiempo típico asociado con una partícula virtual es el tiempo después del cual tiene que "devolver" la energía prestada - la energía Δ mi por el cual se desvía de la energía correcta dictada por las relaciones de dispersión - y esto Δ t es de orden ℏ / Δ mi o ℏ / metro C 2 . ... La creación de pares que hace que las partículas virtuales sean reales es una propiedad de los agujeros negros y de todos los horizontes de sucesos. No hay nada "similar" sino diferente que sepamos. Si quiso decir algo específico que contaría como similar, explique lo que quiere decir.
También incluí el 'universo de la nada' propuesto por Krauss, pero en realidad lo que estoy preguntando es; hace la transición de partículas 'virtuales' a partículas 'reales' en una situación en la que no hay una fuente de energía obvia para robar como un agujero negro (también tenga en cuenta que la Radiación de Hawking es un mecanismo propuesto y puede no existir). A lo que realmente quiero llegar es: si las partículas SÍ se volvieron reales, ¿dejarían algún tipo de 'pozo de energía negativa' en la espuma QED donde se formaron? ¿Podría existir tal cosa?
@Ehryk: vea una buena explicación del profesor Steve Carlip
nada (es decir, la espuma QED) ¿No significa esto que "nada" es algo?

Respuestas (3)

Esta pregunta involucra el concepto de "partícula virtual" que se discutió hace unos días aquí . En pocas palabras, una partícula es virtual cuando es una línea de conexión en un diagrama de Feynman entre dos vértices. Tiene todos los números cuánticos de su nombre (fotón, electrón, etc.) pero no la masa, que es la medida de los cuatro vectores que la describen. En ese sentido, la energía no se conserva con una partícula virtual.

Una partícula virtual puede continuar fuera del vértice y convertirse en "real", pero una búsqueda de los diagramas de Feynman correspondientes a la radiación de Hawking no arroja ninguno claro.

Encontré esta heurística:

radiación de halcón

Estos bucles se agitan a mano como si vinieran "del fuerte campo gravitatorio en el agujero".

Este es el diagrama de Feynman de cómo es la creación de pares en el laboratorio.

creación de parejas

Es necesario tener una segunda interacción porque el par creado tiene masa invariable mientras que el fotón tiene masa cero.

Se puede adaptar el diagrama de la izquierda a los bucles heurísticos del diagrama de Hawking anterior.

Como la unificación de la gravedad con las otras tres fuerzas aún no se ha realizado, los diagramas son una suposición de que falta un "fotón, Z0, gluón..." entrante y un "fotón, Z0, gluón..." saliente (no ahora si los gravitones pueden hacer un par directamente, si se unificaran con el resto) como la partícula real en los gráficos de feynman. No sabemos si esto realmente funcionará y, por lo tanto, es heurístico. Encontré una publicación que establece el problema de los gráficos de Feynman y la gravedad para la radiación de Hawking . De todos modos, llamemos a la partícula un "gravitón" genérico.

Si asumimos que los gráficos funcionan, entonces un "gravitón" crea un par e+e- que se recombina dentro del horizonte en el mismo "gravitón". Para ciertas condiciones en el horizonte, uno de los dos interactúa con otro "gravitón" que alimenta el segundo vértice y cae en el agujero mientras el otro continúa libre. En este sentido virtual es el e+ de la imagen, cuyo segundo vértice es un "gravitón" en el hueco mientras el electrón sigue como real recogiendo la energía del potencial del hueco. Por lo tanto, los agujeros negros eventualmente se evaporan en este escenario. No hay necesidad de energías negativas.

¿Sería precisa esta suma: "En un caso en el que un miembro de la producción de pares se saca del pozo de energía negativa, el pozo se convierte en el suministro de masa de la partícula restante"? Me parece un poco extraño que de alguna manera 'elegir' a qué partícula proporcionar masa, ¿por qué no podría proporcionar masa a la partícula que cae?
Bueno, la partícula que cae sigue siendo virtual, por su interacción con el "gravitón" dentro del agujero. Después de ese vértice, dentro del agujero, puede volverse real o no dependiendo de si sigue teniendo interacciones, es decir, vértices. Es un problema complicado de muchos cuerpos, pero la energía debe ser simple, por la conservación de la energía y el momento para el real saliente.
Pero entonces, si la partícula que cae es/se vuelve real, ¿no se sumaría eso a la energía del agujero negro? ¿No necesitaría tener energía negativa, o masa negativa, para 'robar' del agujero negro y equilibrar la conservación de la energía? (¿y conducir a la desintegración del agujero negro?)
No. No funciona como pelotas de tenis. Mientras sea virtual, no hay masa de la que hablar, y dentro del agujero todo debería ser esencialmente virtual. El balance general de energía proviene del real saliente, que toma energía y disminuye el total de cuatro vectores del agujero negro al salir.
Bien, entonces tienes una partícula real, con masa, saliendo. ¿Por qué mecanismo la partícula virtual 'roba' energía o masa del agujero negro al caer en él? ¿Aniquila una partícula sin liberar energía? La partícula saliente no puede equilibrar su propia energía de creación, o incluso si lo hiciera, ¿cómo afectaría eso al agujero negro?
En el caso de que la formación de pares ocurra dentro del horizonte de eventos y la partícula que escapa se 'haga un túnel', entonces quizás pueda ver algún robo de energía cuando sale del horizonte de eventos (aunque no entiendo cómo lo hace). Sin embargo, la formación de pares podría tener lugar fuera del horizonte de sucesos, en cuyo caso, ¿cómo una partícula que no está en el horizonte de sucesos y sale del horizonte de sucesos le quita energía al agujero negro?
La masa que se lleva la partícula que sale disminuye, debido a la E=m*c^2, la energía total del agujero cuando pasa por el horizonte. Si está lejos del horizonte, habría que considerar la energía del campo gravitatorio sobre el agujero en la energía total.

Sí, el efecto Unruh: el detector de aceleración en el vacío detecta fotones. Pero podría argumentar que debido al principio de equivalencia es lo mismo que la radiación de Hawking (aunque experimentalmente esto sería bastante diferente)

Las fluctuaciones del vacío son la causa del Efecto Casimir , que se ha demostrado que es real. En él, dos placas de metal que están muy juntas sufren una fuerza causada por las diferentes formas en que las partículas virtuales interactúan con el espacio entre las placas, en comparación con el exterior de ellas. Si este efecto es real, como parece ser, entonces las partículas virtuales ciertamente "existen" y, por lo tanto, la radiación de Hawking y "Un universo de la nada" se vuelven posibles.

Hay otras explicaciones para el efecto Casimir que también existen, como le dirá el artículo de Wikipedia que vinculó. Por lo tanto, parece ser una evidencia inadecuada para las partículas virtuales.
¿Hay algún otro mecanismo que pueda hacer que las partículas virtuales sean 'reales' además de la radiación de Hawking y los nacimientos del universo?
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