¿Qué son las partículas virtuales generadas durante la radiación de Hawking?

¿Cuáles son los pares de partículas virtuales generados durante la radiación de Hawking? Si un fotón es emitido por la radiación de Hawking, ¿cuál es su compañero de energía negativa que cayó en el agujero negro? Eso tiene un nombre? ¿Qué es un fotón de energía negativa de todos modos? ¿Antifotón? Cuando un fotón de energía negativa se aniquila con un fotón de energía positiva, ¿podemos ver algo? ¿O simplemente nada ya que simplemente vuelve al vacío? ¡Gracias!

Creo que Hawking dijo en su artículo original que se trataba de una analogía peligrosa.
Secundando a jinawee: la imagen de pares de partículas virtuales no es categóricamente la forma correcta de pensar sobre la radiación de Hawking. Obviamente, debe estar mal, porque es un efecto de nivel de bucle, y los bucles en QFT tienen que cerrarse, lo que no ocurre en esta imagen heurística. Es mucho mejor pensar en la radiación de Hawking como un efecto de horizonte como el efecto Unruh .

Respuestas (1)

Para empezar, un fotón es una antipartícula de un fotón. No hay conservación de fotones y ciertamente no hay fotones de energía negativa.

Cualquier cuerpo en el espacio con una temperatura mayor que el "baño" en el que se encuentra, es decir, la temperatura de la radiación cósmica de fondo, estará irradiando una radiación de cuerpo negro . El tratamiento teórico es una combinación de termodinámica con supuestos teóricos de campo a nivel microscópico, y esa es la exposición en el artículo de wiki. .

Se invoca la creación y aniquilación de partículas en el horizonte para explicar cómo las partículas pueden escapar de la atracción gravitatoria del agujero negro a nivel microscópico. Como los fotones son antipartículas de fotones y pueden generarse al caer electrones, por ejemplo, los únicos balances necesarios son los balances direccionales y de energía, para que el fotón (u otra partícula) no quede atrapado y vuelva a caer.

En el caso de la radiación de cuerpo negro de un cuerpo ordinario, la temperatura es tal que la radiación que escapa es un fotón de baja energía, creado por algunas transiciones dentro del cuerpo y que escapa de la superficie. El equilibrio energético es con la energía interna del cuerpo, que se enfría progresivamente. En el caso del agujero negro el balance de energía es con su energía gravitacional.

Aquí hay un diagrama tipo Feynman para la generación de partículas/antipartículas por la radiación de Hawking

halcones de radiación

Para calcular las probabilidades mecánicamente cuánticamente se necesitarían diagramas exactos. Estos pares son virtuales y también pueden tener vértices de fotones, que tendrán una probabilidad de escapar del horizonte y formar un espectro de fotones real desde el agujero negro. Por ejemplo:

diagrama de feynman

Gracias, Ana, por la rápida respuesta. En su primera oración, dijo: "un fotón es una antipartícula de un fotón. No hay conservación de fotones y ciertamente no hay fotones de energía negativa". Pero Hawking dijo que el par de partículas virtuales debe tener una con energía positiva y otra con energía negativa. El que tiene energía negativa cae en el agujero negro para reducir su masa. El que tiene energía positiva se emite para convertirse en radiación de Hawking. ¿Cómo explicas eso? ¡Gracias!
acabo de ver esto La energía potencial es negativa al hacer el balance de energía. Un diagrama de Feynman que pueda calcularse necesita un vértice gravitacional, y la energía se equilibra con el campo gravitatorio del agujero negro.
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