Подтверждают ли экспериментальные данные энтропию черной дыры или излучение Унру?

Вопрос говорит сам за себя: как обстоят дела с энтропией или излучением Бекенштейна-Хокинга по сравнению с наблюдением?

Или, может быть, просто идея излучения Унру?

arXiv: 2205.06591 [gr-qc], в котором говорится, что «эксперимент с каналированием излучения высокой энергии, проведенный CERN-NA63, был успешным в измерении [...] эффекта Унру», может вас заинтересовать.

Ответы (2)

Нет никаких экспериментальных доказательств за или против излучения Хокинга. Для реалистичных черных дыр эффект слишком мал, чтобы его можно было измерить с помощью современных или обозримых технологий.

Также нет общепризнанных доказательств эффекта Унру. Также может быть трудно точно определить, что является проверкой эффекта Унру (см. статью Мэтта Виссера на https://arxiv.org/abs/gr-qc/0102044 ). Прямая проверка его путем ускорения макроскопического наблюдателя нецелесообразна.

Когда дело доходит до прямого наблюдения за настоящими черными дырами, я согласен с ответом Эндрю . В этом ответе я рассмотрю другую возможность: аналоговые модели и проверки согласованности с другими хорошо проверенными теориями. Обратите внимание, что это не прямые экспериментальные данные, но их все же можно интерпретировать как экспериментальные данные.

Излучение Хокинга: аналоговые черные дыры

Хотя экспериментально измерить излучение Хокинга в реальной черной дыре невероятно сложно, есть альтернатива — рассмотреть аналоговые модели. Это физические модели, которые не соответствуют задачам гравитационной физики, но могут быть записаны так, как если бы они соответствовали. Позвольте мне привести несколько примеров.

Предположим, у вас есть идеальная жидкость, сферически симметрично текущая внутрь к началу координат. Можно показать (Унру, 1986; Барсело и др., 2011), что уравнения движения для линейных возмущений такой жидкости (т. е. звуковых волн) при некоторых условиях подчиняются тем же самым уравнениям, которым подчинялось бы скалярное поле в черной дыре. пространство-время. В этой модели аналоговая черная дыра — это звуковая черная дыра : есть область, в которой поток жидкости превышает скорость звука в жидкости, а это означает, что звуковые волны захватываются и не могут выйти из этой области (почти как ничто другое). может выбраться из черной дыры). Квантуя эти возмущения и действуя, как это обычно делается с квантовой теорией поля в искривленном пространстве-времени, можно получить предсказание излучения Хокинга в этой аналогичной ситуации.

Теперь это аналоговое излучение недавно наблюдалось в системах с конденсированным веществом (Муньос де Нова и др., 2019). Конечно, это не прямое наблюдение фактического эффекта Хокинга в черных дырах.

Некоторые ссылки:

  • Unruh, WG (1986) Экспериментальное испарение черной дыры? Письма о физическом обзоре 46 , 1351–1353. DOI: 10.1103/PhysRevLett.46.1351
  • Барсело, К., Либерати, С. и Виссер, М. (2011) Аналоговая гравитация. Living Reviews in Relativity 14 , 3. DOI: 10.12942/lrr-2011-3 .
  • Муньос де Нова, Дж. Р. и др. (2019) Наблюдение теплового излучения Хокинга и его температуры в аналоговой черной дыре. Природа 569 , 688–691. DOI: 10.1038/s41586-019-1241-0

Эффект Унру обязателен: свидетельства Протона и Лармора

Название этого раздела является отсылкой к Matsas & Vanzella 2002. Хотя прямых экспериментальных доказательств эффекта Унру нет, оно обязательно, если вы не хотите оспаривать квантовую теорию поля в плоском пространстве-времени и классический электромагнетизм .

Matsas & Vanzella 2002 рассматривают случай распада ускоренного протона как в инерциальной системе отсчета (которая использует только стандартную КТП, общую для физики элементарных частиц), так и в системе отсчета протона, который ускоряется. Согласованность результатов требует присутствия эффекта Унру в системе отсчета протона.

Точно так же Cozzella et al. 2017 год считается ускоренным начислением. В классическом электромагнетизме ускоренный заряд испускает излучение. Рассматривая, как заряд взаимодействует с термальной ванной в системе отсчета заряда, и сравнивая с предсказаниями классического электромагнетизма, сделанными в инерциальной системе отсчета, можно прийти к выводу, что эффект Унру необходим для сохранения согласованности обоих описаний. Цитируя реферат статьи,

Здесь мы предлагаем простой эксперимент, достижимый при существующей технологии, результат которого можно непосредственно интерпретировать с точки зрения термальной ванны Унру. Затем, вместо того, чтобы ждать, пока экспериментаторы проведут эксперимент, мы используем стандартную классическую электродинамику, чтобы предсказать его результат и показать, что он выявляет наличие термальной ванны с температурой TU в ускоренной системе отсчета. Если кто-то не хочет подвергать сомнению обоснованность классической электродинамики, это следует рассматривать как виртуальное наблюдение эффекта Унру. Несмотря на сомнения, которые все еще вызывают некоторые голоса, эффект Унру живет среди нас.

Некоторые ссылки:

  • Матсас, GEA и Ванцелла, DAT (2002) Эффект Фуллинга-Дэвиса-Унру обязателен: свидетельство Протона. Международный журнал современной физики D11 , 1573-1578. DOI: 10.1142/S0218271802002918 . arXiv: gr-qc/0205078 .
  • Коззелла, Г., Ландульфо, АГС, Матсас, ГЕА и Ванцелла, ДАТ (2017) Предложение по наблюдению эффекта Унру с помощью классической электродинамики. Physical Review Letters 118 , 161102. DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.161102 . arXiv: 1701.03446 [gr-qc] .