Распад материи

Я смотрел документальный фильм Стивена Хокинга, и там он объяснил, как он понял, почему черные дыры в конечном итоге распадаются:

В пространстве есть рябь, античастица и частица создаются на короткое время, а затем уничтожают друг друга. Когда это происходит очень близко к черной дыре, иногда античастица будет всасываться, а нормальная частица улетит. Следовательно, излучение черной дыры происходит из-за того, что улетают дополнительные частицы, а распад черной дыры происходит из-за всасывания антивещества.

Это заставило меня задуматься о том, что происходит вокруг обычной материи. Если античастица окажется достаточно близко к нормальной частице, то она аннигилирует. Так это то, что отвечает за радиоактивный распад? И как это влияет на обычную материю? Например человек? Означает ли это, что все атомы в конце концов распадутся?

Я не разбираюсь в QM, поэтому, если вы можете объяснить это простым языком, я был бы очень признателен.

Вы спрашиваете о последствиях уничтожения? Это почти ноль, но напр. ПЭТ полезен.
Да, в конце концов вся материя (скорее всего) распадется, но черные дыры и рябь в пространстве тут ни при чем. Именно электрослабое взаимодействие вызывает радиоактивный распад (по крайней мере, часть его), а распад протонов можно смоделировать несколькими способами. В конечном счете материя должна быть нестабильной, потому что это не самое низкое возможное энергетическое состояние Вселенной.
Наблюдение: если пары частиц создаются как пары материя/антиматерия, в 50% случаев частица материи будет падать, добавляя массу , а не уничтожая ее, если это описание ситуации понимать буквально.
@XerenNarcy Нет такого понятия, как отрицательная масса. При создании виртуальной пары протон/антипротон обе частицы имеют одинаковую массу, 1. Я не физик, и не могу объяснить, почему это не нарушение законов сохранения, но слышал об объяснении это как-то связано с «неопределенностью» и чрезвычайно коротким временным интервалом, в течение которого существуют частицы. Но если одна частица покидает черную дыру, а другая нет, то законы сохранения требуют, чтобы черная дыра потеряла массу. Я тоже не могу объяснить, как это работает.

Ответы (3)

По крайней мере, для радиоактивного распада, с которым знакомо большинство людей и о котором вы, вероятно, говорите, причиной является электрослабое взаимодействие.

Я собираюсь попробовать, потому что я думаю, что это забавный вопрос, но вам, вероятно, следует немного поработать над ним.

Виртуальные частицы или создание частиц/античастиц выглядит так, как будто 1 электрон и 1 антиэлектрон (например) существуют недолго, а затем нейтрализуют друг друга. Если это происходит в пустоте космоса, они взаимодействуют друг с другом и — пуф, пропали. Они (как я понимаю) заимствуют энергию у будущего, создаются и уничтожают друг друга без создания чистой энергии.

Если они создаются вблизи атома — вполне разумно сказать, что антиэлектрон встречается с электроном вокруг атома — но все, что происходит в этом сценарии, это то, что «невиртуальный» электрон заменяется виртуальным электроном. - ничего особо не меняется.

То же самое, если у вас есть кварк/антикварк, где, если анти-верхний кварк встречается с верхним кварком в ядре, у вас есть виртуальный верхний кварк, готовый заменить его, так что это не объясняет превращение протона в нейтрон или нейтрона в протон. известный как бета-распад.

если только это не виртуальный бозон W или Z. . . не уверен, что с этим делать, так как это немного превышает мою зарплату, но здесь есть вопрос об этом: бозоны W & Z виртуальны или нет?

Ваша идея, я думаю, работает для захвата электронов. (И электронный захват, и бета-распад описаны в ссылке ниже).

http://www.livescience.com/49254-weak-force.html

Однако я непрофессионал, которому физика нравится как хобби, а не профессор, так что отнеситесь к моему объяснению с долей скептицизма.

... это то, что отвечает за радиоактивный распад?

Что-то вроде... радиоактивного распада происходит, когда конечное состояние (результат распада) имеет меньшую энергию, чем исходное ядро, и барьер иногда преодолевается. Это проникновение через барьер и виртуальная пара на горизонте черной дыры — оба квантовые процессы, поэтому у них есть немного общего в физике.

И как это влияет на обычную материю? Например человек? Означает ли это, что все атомы в конце концов распадутся?

К счастью, идеи Хокинга не затрагивают обычную материю. Создание пары можно использовать, чтобы понять, почему черная дыра испаряется. Стабильные ядра и атомы имеют бесконечное время жизни - все поправки квантовой петли высшего порядка были учтены при расчете стабильного (бесконечного) времени жизни. Так что люди или, по крайней мере, атомы, из которых они состоят, не исчезнут в ближайшее время. На данный момент наше лучшее предположение о будущем Вселенной (скажем, через 100 триллионов лет) — это холодное, темное место, где ничего не происходит, но все атомы по-прежнему там практически ничего не делают. Будут нулевые флуктуации, но в них будет нулевая точка - ОК?!