Возможно ли, что сильная гравитация черной дыры превращает материю в антиматерию? Означает ли это, что материя или энергия, попадающие внутрь черной дыры, преобразуются в антиматерию?
Было бы точнее сказать, что черная дыра в конце концов превращает все, что попадает в нее, в равные количества материи и антиматерии.
Разница между материей и антиматерией определяется некоторыми сохраняющимися (или приблизительно сохраняющимися) квантовыми числами. Например, материальные барионы и кварки имеют положительное барионное число, а антибарионы и антикварки имеют отрицательное барионное число. Вместо этого лептоны (например, электроны, нейтрино) и их античастицы имеют соответствующее лептонное число.
Полуклассически черная дыра испаряется за счет излучения Хокинга. Для астрофизически больших черных дыр это будет в подавляющем большинстве случаев с точки зрения фотонов, которые являются их собственными античастицами, но как только черная дыра испарится до достаточно малых размеров, она также будет излучать массивные частицы. Поскольку не существует дальнодействующих сил, связанных с барионным или лептонным числом, черная дыра не обязана их сохранять и, следовательно, должна излучать равное количество материи и антиматерии, независимо от того, что в нее попало.
Это не похоже, скажем, на энергию-импульс, электрический заряд и угловой момент, наличие которых имеет значение в дальнодействующих гравитационных и/или электромагнитных полях. Таким образом, общее количество заряда, которое излучает черная дыра, должно соответствовать общему количеству попавшего в нее заряда и т. д.
Если, конечно, квантовая гравитация не преподнесет нам больше сюрпризов, что вполне возможно.
Я предполагаю, что под «внутри черной дыры» вы подразумеваете внутри горизонта событий. В таком случае ответ - нет. Локальное пространство частицы внутри горизонта событий такое же, как и снаружи. Разница лишь в том, что точки пространства-времени внутри и снаружи причинно не связаны .
Прямо в сингулярности никто точно не знает, что происходит, но я думаю, маловероятно, что материя превратится в антиматерию.
Это из моего общего курса относительности много лет назад. Я не думаю, что были сделаны какие-либо открытия с тех пор, как это сделало бы его недействительным.
Существует такая штука, как теорема об отсутствии волос для черных дыр. В нем говорится, что применимы только несколько величин — масса, угловой момент и заряд, я думаю. В частности, барионное число НЕ является одной из немногих применимых величин. Черные дыры не имеют барионного числа.
Таким образом, когда черная дыра испаряется, общее барионное число того, что выходит, НЕ будет общим барионным числом того, что вошло.
Интересно, что теоретически это обеспечивает способ полного преобразования материи — сбрасывать все, что у вас есть, в черную дыру, ждать, пока оно испарится, захватывать и использовать полученную энергию (предположительно, что-то вроде фотонов или равное количество энергии). материя и антиматерия).
Питер