Нейтрино, проходящие через черную дыру

Я прочитал это:

https://en.wikipedia.org/wiki/Нейтрино

Слабое взаимодействие имеет очень малый радиус действия, гравитация чрезвычайно слаба в субатомном масштабе, а нейтрино, как и лептоны, не участвуют в сильном взаимодействии. Таким образом, нейтрино обычно проходят через обычную материю беспрепятственно и незамеченными.

Теперь мы знаем, что из черных дыр не может вырваться даже свет.

А у нейтрино должна быть масса покоя. Но на нейтрино не влияет гравитация в субатомном масштабе, потому что гравитация в этом масштабе очень слаба, а нейтрино очень слабо взаимодействуют.

Единственная причина, по которой даже свет не может покинуть черную дыру, — это гравитация (энергия напряжения), искривляющая пространство-время. Но поскольку на нейтрино она не действует в субатомном масштабе, нейтрино должны пройти через черную дыру.

Вопрос:

  1. Проходят ли нейтрино через черные дыры, как через обычную материю? Проводился ли какой-либо эксперимент, чтобы измерить, можем ли мы обнаружить нейтрино, прошедшие через черные дыры?
Как может нейтрино не подвергаться «воздействию» пространства-времени, если пространство-время находится там, где и когда они существуют?
Гравитация слаба в субатомном масштабе по сравнению с электромагнетизмом . Она по-прежнему так же сильна для нейтрино, как и для всего остального.
Это немного похоже на вопрос, вылетит ли когда-нибудь пуля, направленная прямо в бездонную дыру, с другой стороны. Другой стороны нет.
Утверждение Википедии — это упрощение, верное для «нормальных» ситуаций, т. е. тех, которые встречаются на Земле. Гравитация слаба в большинстве мест во Вселенной, но не в черной дыре, независимо от того, смотрите вы на субатомный масштаб или нет. Таким образом, черные дыры сильно взаимодействуют с нейтрино.

Ответы (4)

Нет, у вас неправильное понимание утверждения Википедии. Википедия говорит только: «Гравитация чрезвычайно слаба» в субатомном масштабе. Там не сказано, что «нейтрино не подвержены влиянию гравитации».

Они не могут пройти через черную дыру, как свет не может пройти через черную дыру. Фотоны еще легче (нет самой легкой массы!), чем нейтрино, и фотоны, безусловно, находятся на «субатомных масштабах» (это фундаментальные частицы!), и поэтому, если фотоны не могут покинуть черные дыры, нейтрино тоже не могут. (На самом деле ничто не может — вот почему они черные дыры.)

Если быть точным: черные дыры не могут предотвратить квантовое туннелирование, поэтому даже самые большие дыры пропускают частицы и свет. Это крайне редко, но все же возможно. См. также излучение Хокинга.
Двойственное значение «Света» применительно к фотонам действительно смутило меня на несколько секунд…
@bendl Фотоны легкие, это все знают ;)

нейтрино не подвержены влиянию гравитации в субатомном масштабе

Откуда вы взяли эту идею? Это не часть общепринятой физики.

Одна из основных идей общей теории относительности заключается в том, что гравитация — это не просто еще одна сила, сражающаяся на арене физики; это арена . То есть гравитация — это просто геометрия пространства-времени, и все (включая нейтринное поле) в пространстве-времени испытывает эту геометрию.

Так что нет, стандартная физика не предсказывает, что нейтрино смогут покинуть черную дыру. Вместо этого стандартная физика предсказывает, что все , что входит в горизонт черной дыры, не сможет покинуть горизонт, включая нейтрино. Никто не провел эксперимент, который мог бы проверить эту теорию, потому что у нас нет очень хороших нейтринных телескопов или очень хорошего доступа к черным дырам. И вполне возможно, что стандартная физика ошибочна. Но это все, что мы можем сказать на данный момент.

РЕДАКТИРОВАТЬ: В комментариях ниже ОП указывает на основную путаницу, которая привела к этому вопросу, а именно на роль гравитонов в физике черных дыр. Прежде всего, гравитоны (как указывает @probably_someone) на самом деле не являются частью основной физики. В частности, мы не знаем, как сформулировать полную рабочую теорию гравитации, используя квантовую теорию поля. Мы можем квантовать линеаризованную гравитацию, что является основной причиной, по которой кто-то действительно беспокоится о гравитонах, но это не распространяется на нелинейные гравитационные системы. И это ключевой момент: черные дыры очень нелинейны (если только вы не очень далеко).

Одним из следствий этого является то, что вы не можете моделировать черную дыру как частицу, которая взаимодействует с другими частицами посредством обмена гравитонами. Это просто не то, как работает наша нынешняя теория физики. Здесь есть связанный вопрос с очень хорошим ответом , где Джерри Ширмер указывает, что гравитон — это возбуждение гравитационного поля, а не само поле — но это поле создает черную дыру, а не ее возбуждения. Возможно, вы захотите обратиться к квантовой теории поля в искривленном пространстве-времени , но даже в этом случае вы в основном предполагаете фоновую кривизну пространства-времени. И именно эта фоновая кривизна влияет на движение нейтрино и удерживает его внутри горизонта.

Спасибо. Что меня смущает, так это то, вызывают ли гравитоны искривление пространства-времени, а если нет, то что делают гравитоны? Если гравитация — это просто искривление пространства-времени, а не ЭМ-взаимодействие, где фотоны являются посредниками, то зачем нам что-то для посредников? Или гравитоны опосредуют изгиб?
@ ÁrpádSzendrei Гравитоны на самом деле еще не являются частью основной физики.
@Arpad Вы можете задать тот же вопрос о гравитационных волнах. В наши дни они являются мейнстримом.
@ ÁrpádSzendrei Я обновил свой ответ, чтобы заполнить здесь некоторые детали. В результате вы не должны полагаться на идею гравитонов, особенно когда речь идет о черных дырах.
@Майк, спасибо. Я понимаю, что гравитоны только гипотетические, но я хотел бы знать, опосредуют ли в теории гравитоны искривление пространства-времени или они опосредуют что-то еще?
Дело не только в том, что они гипотетичны. Даже в нашей нынешней теории они не могут объяснить черные дыры. Опять же, я хотел бы подчеркнуть, что они являются возбуждениями поля, но поле — это больше, чем просто возбуждения. Таким образом, мы можем ожидать, что гравитоны опосредуют взаимодействия с полем и, таким образом, окажут некоторое влияние на искривление пространства-времени, но искривление пространства-времени не будет объясняться исключительно этими возбуждениями.
Существование гравитонов означало бы, что тогда принцип эквивалентности Эйнштейна был неправильным, потому что тогда вы могли бы определить разницу между объектом, толкаемым гравитонами, и объектом, являющимся «истинной» инерциальной системой отсчета.
@ChrisBecke Во-первых, мы знаем, что GR сам по себе «неправильный» в том смысле, что должно быть какое-то изменение, чтобы оно согласовывалось с QM, поэтому неудивительно, что принцип эквивалентности также может потребоваться изменить. Во-вторых, это действительно зависит от того, как вы сформулируете принцип эквивалентности. Если принять это за обычную научно-популярную версию о том, что кто-то в закрытом лифте «неспособен» отличить ускорение, вызванное гравитоном или фотоном, то, конечно, это, вероятно, будет неверным. Если принять это как равенство гравитационной массы и инертной массы, внутреннего конфликта нет.
Мне очень нравятся видео лекции Леонарда Сасскинда, которые были размещены на YouTube. Мой вывод из них, возможно, гротескно неправильный во многих отношениях, заключается в том, что существует некая связь между квантовой запутанностью и искривленным пространством-временем, в том смысле, что запутанность пространства буквально сшивает их вместе, и сколько их существует. Это означает, что искривленное пространство-время ОТО могло бы, посредством КМ, быть буквальным описанием пространства, через которое должны двигаться частицы, а не математическим трюком, который просто описывает статистический результат какого-то силового взаимодействия частиц.
Что на самом деле кажется мне очень элегантным способом сделать гравитационную и инерционную массу, возможно, буквально одним и тем же. Или хотя бы объясните, почему они обычно так близки по стоимости, и дайте нам механизм, чтобы их распутать.

Черная дыра сожрет нейтрино на обед и подумает: «Ммм, какая вкусняшка!» :)

Шутки в сторону. Нейтрино — это всего лишь крошечные кусочки массивной материи, поэтому они будут поглощены дырой так же, как и любая другая материя. Неинтерактивность нейтрино заключается в том, что они не взаимодействуют с электромагнитным и сильным взаимодействием, что устраняет большую часть взаимодействия с обычной материей, потому что эти две силы очень сильны и, таким образом, составляют большую часть того, что делает обычную материю очень интерактивной, в то время как две другие силы, с которыми взаимодействуют нейтрино , то есть слабое взаимодействие и гравитация, намного слабее. Таким образом, первые две силы объясняют подавляющее большинство интерактивности обычной материи, и поэтому частицы, игнорирующие их, будут иметь значительно сниженную интерактивность. Но в экстремальных условиях эти «слабые» взаимодействия могутстановятся намного сильнее, и черная дыра является примером экстремального состояния.

Слабость гравитации на субатомном уровне означает, что на субатомном уровне гравитационный эффект между двумя частицами слаб по сравнению с другими эффектами. Когда дело доходит до гравитации, черные дыры в значительной степени противоположны понятиям «субатомного масштаба» и «слабости». Таким образом, система с черной дырой и нейтрино больше не имеет субатомного масштаба.

Верно также и то, что «нормальная» гравитация, такая как на Земле, фактически слаба, потому что а) субатомные частицы намного ближе друг к другу. Вот почему электронные орбитали в стационарных кристаллах на Земле не искажаются заметно земной гравитацией; и Б) Многие из них движутся намного быстрее, чем материя, к которой мы привыкли. Нейтрино почти не подвержены влиянию гравитации при «гравитационном линзировании» и не вращаются вокруг Земли или чего-то еще, потому что их скорости слишком высоки. Черные дыры обладают достаточной гравитацией, чтобы «гравитационное линзирование» могло фактически вызвать орбиты или предотвратить побег вещей.
Нейтрино, проходящие через черную дыру
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v