Этот вопрос в основном касается странного кажущегося сходства, которое я заметил между природой слабого взаимодействия и природой черных дыр, что, по-видимому, подразумевает, что даже некоторые астрофизические черные дыры могут в значительной степени взаимодействовать со слабым взаимодействием:
В слабом взаимодействии участвуют только левокиральные фермионы и правокиральные антифермионы. Хотя я знаю, что на самом деле считается, что «спин» или «квантовый угловой момент» не связаны с частицами, вращающимися вокруг своих осей, я слышал, как люди говорят, что это «на самом деле» угловой момент. Насколько я понимаю, обоснование этого утверждения исходит прежде всего из того факта, что электрически заряженные частицы со спином создают магнитные поля точно так же, как если бы они буквально вращались (по крайней мере, более или менее). (Я предполагаю, что это может также относиться к любым аффектам, связанным с ядерными сильными или слабыми взаимодействиями, которые вызывает вращение, хотя я ничего об этом не знаю.)
Более того, величины «слабого изоспина» и «слабого гиперзаряда», которые, по-видимому, важны для описания того, как частицы взаимодействуют со слабым взаимодействием, связаны со спином, хиральностью и электрическим зарядом.
Объяснение, которое я слышал о том, почему слабое взаимодействие является слабым (от Дона Линкольна), состоит в том, что виртуальные бозоны W и Z, которые «посредники» его, имеют очень высокие средние массы — намного выше, чем масса большинства элементарных частиц. . Это означает, что единственный способ, которым большинство элементарных частиц могут излучать одну из этих частиц, — это если они излучают ту, которая случайным образом имеет чрезвычайно малую массу в течение короткого периода времени, в течение которого она существует, как это допускается принципом неопределенности Гейзенберга. Одна вещь, которую подразумевает это объяснение, заключается в том, что слабое взаимодействие сильнее для элементарных частиц, которые имеют более высокие массы, по крайней мере, до тех пор, пока эта масса не станет больше, чем любая из вероятных масс для W- и Z-бозонов, и, по сути, слабое взаимодействие, по-видимому, самая сильная сила для топ-кварков, поэтому они так быстро распадаются.
Таким образом, мы имеем, что слабое взаимодействие элементарных частиц (а я не уверен, что это действительно именно элементарные частицы, это только то, о чем я достоверно слышал) определяется «массой», «угловым моментом» и электрическим заряд этих частиц. По странному совпадению, «масса», «угловой момент» и электрический заряд — это именно те свойства, которыми могут обладать черные дыры согласно «Теореме об отсутствии волос». Это основной стимул для моего вопроса: «Могут ли черные дыры взаимодействовать со слабым взаимодействием?»
Мне кажется, что основной вопрос, который здесь задают, состоит в том, действительно ли «масса» и «угловой момент» одинаковы в обоих случаях. (Мне кажется весьма вероятным, что это не так, что могло бы разрушить представление о черных дырах, действующих как элементарные частицы.)
Есть также несколько других вещей, которые необходимо учитывать, чтобы полностью ответить на вопрос заголовка:
Если мы придем к выводу, что «угловой момент», имеющий значение для слабого взаимодействия, фундаментально отличается от затягивающего систему отсчета «углового момента» черных дыр, то нам все равно придется смириться с тем фактом, что многие левокиральные фермионы упали. в черную дыру, так что можно было бы ожидать, что спин будет складываться, как это происходит в барионах, атомах и т. д. (если, конечно, ничто никогда не падает в черную дыру таким образом, который имеет значение для внешних наблюдателей, и все фактически просто сидит на поверхности черной дыры со смехотворно растянутым временем).
На самом деле это только часть вопроса о том, как теорема об отсутствии волос сочетается с квантовой теорией поля. Мне кажется, согласно КТП, все квантовые поля должны бесконечно простираться в пространстве, точно так же, как электромагнитное и гравитационное поля. Единственная разница заключается в том, что некоторые заряды (в частности, цветовой заряд) всегда почти полностью нейтрализуются другими зарядами на любом не маленьком расстоянии, а другие (например, слабое взаимодействие и ядерное взаимодействие) падают гораздо быстрее, чем закон обратных квадратов. электрических и гравитационных сил на больших расстояниях, но принципиально никогда не обращается в нуль.
Из-за этих различий вопрос взаимодействия кажется довольно эзотерическим для любой макроскопической черной дыры, поскольку их эффекты всегда были бы смехотворно малы, но они могут иметь значение для микрочерных дыр и даже могут быть связаны с тем, как информация может быть отпечатана на поверхности. поверхности черных дыр, чтобы избежать информационного «парадокса».
Вот несколько найденных мной вопросов Stack Exchange, которые конкретно касаются того, как QFT взаимодействует с теоремой об отсутствии волос: черные дыры и QED , теорема об отсутствии волос для черных дыр и барионное число.
Есть также вопрос о том, могут ли бозоны W и Z появиться как часть излучения Хокинга, а также вопрос о том, может ли что-то, связанное с электрослабой теорией, заставить черные дыры взаимодействовать со слабым взаимодействием, если они будут очень маленькими или в очень горячем состоянии. среды или сформированы определенным образом или что-то в этом роде.
Для справки: я неплохо знаком с исчислением, немного знаком с линейной алгеброй и меньше знаком с теорией групп и топологией, но большая часть того, что я знаю о физике (и, конечно, о математике помимо исчисления) взято из YouTube, Википедии, и различные научно-популярные материалы.
«Теорема об отсутствии волос» — это всего лишь теорема, если рассматривать только гравитацию и электромагнитные силы (т. е. это утверждение о вакуумных решениях уравнений Эйнштейна-Максвелла). В 1970-х и 1980-х годах многие теоретики ожидали, что Гипотеза также будет верна: решения для черных дыр, включая слабое и сильное взаимодействия, по-прежнему будут характеризоваться только массой, угловым моментом и зарядами различных калибровочных взаимодействий (т. е. электрического заряда, слабого изоспина, цветового заряда и т. д.)
Однако, начиная с конца 80-х годов, было обнаружено, что такая обобщенная гипотеза об отсутствии волос не выполняется, когда вы включаете неабелевы калибровочные поля (например, слабое и сильное взаимодействие). Люди показали, что когда вы включаете эти поля, уравнения поля допускают «волосатые» решения для черных дыр, которые имеют нулевые соответствующие калибровочные заряды. (Например, см. hep-th/9211007 для контрпримера в случае спонтанно нарушенной теоремы Янга-Миллса, подобной слабому взаимодействию в Стандартной модели.) Эта статья в журнале Living Reviews in Relativity посвящена текущему положению этого вопроса.
Итак, да, можно было бы ожидать, что черные дыры взаимодействуют со слабым взаимодействием, однако это сложнее, чем просто присвоить черной дыре значение слабого изоспина. Конечно, в природе калибровочные бозоны, ответственные за слабое взаимодействие, имеют массу, следовательно, сила слабого взаимодействия экспоненциально убывает с расстоянием (это также относится к волосам любой родственной черной дыры). Это означает, что в любом реалистичном сценарии влияние слабого взаимодействия на черные дыры совершенно пренебрежимо мало. (И любая ситуация, в которой расстояния были бы достаточно малы, чтобы слабое взаимодействие имело значение, скорее всего, также потребовала бы полной теории квантовой гравитации.)
PS. Обратите внимание, что нет (физической) связи между «изоспином» и угловым моментом. (Название происходит от математического сходства с квантовой теорией спина и соответствующей теорией групп.)
Приветствую вас, товарищ непрофессионал, я бы сказал, что мое собственное предположение - да. Я думаю, что это абсолютно так. Причина, по которой я так думаю, заключается в том, что лучшая причина для того, чтобы каждая частица не была черной дырой, — это голые сингулярности, а для того, чтобы это было так, беззарядный, невращающийся бозон Хиггса должен быть суперэкстремальным, и единственное свойство, которым он обладает что разумно, это изоспин и изозаряд. Следовательно, разумно предположить, что черная дыра сможет взаимодействовать с другими вещами посредством силы, если сила действительно может растворить горизонт событий, если только религия, известная как теория струн, не права.
Я думаю, что мы должны добавить к волоскам изоспин и изозаряд, а температуру и длину волны оставить в качестве шкал. Для микроскопических черных дыр я бы сказал, что лучший способ избежать их — позволить им взаимодействовать со слабым взаимодействием.
Триаттикус
безопасная сфера
безопасная сфера
ЧЧ
ЧЧ
ЧЧ
ЧЧ