Излучение Хокинга

Излучение Хокинга — процесс испускания разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов, чёрной дырой. В силу закона сохранения энергии, этот процесс сопровождается уменьшением массы чёрной дыры, т. е. её «испарением». Предсказан теоретически Стивеном Хокингом в 1975 году.

Испарение чёрной дыры — чисто квантовый процесс. Дело в том, что понятие о чёрной дыре как объекте, который ничего не излучает, а может лишь поглощать материю, справедлив до тех пор, пока не учитываются квантовые эффекты. В квантовой же механике, благодаря туннелированию, появляется возможность преодолевать потенциальные барьеры, непреодолимые для неквантовой системы.

В случае чёрной дыры ситуация выглядит следующим образом. В квантовой теории поля физический вакуум наполнен постоянно рождающимися и исчезающими флуктуациями различных полей (можно сказать и «виртуальными частицами»). В поле внешних сил динамика этих флуктуаций меняется, и если силы достаточно велики, прямо из вакуума могут рождаться пары частица-античастица. Такие процессы происходят и вблизи (но всё же снаружи) горизонта событий чёрной дыры. При этом возможен случай, когда полная энергия античастицы оказывается отрицательной, а полная энергия частицы — положительной. Падая в чёрную дыру, античастица уменьшает её полную энергию покоя, а значит и массу, в то время как частица оказывается способной улететь на бесконечность. Для удалённого наблюдателя это выглядит как излучение чёрной дыры.

Важным является не только факт излучения, но и то, что это излучение имеет тепловой спектр. Это значит, что чёрной дыре можно сопоставить определённую температуру

T_{BH}={\hbar\,c^3\over8\pi k\,G M}

где \hbarпостоянная Планка, cскорость света в вакууме, kпостоянная Больцмана, Gгравитационная постоянная, и, наконец, M — масса чёрной дыры. Развивая теорию, можно построить и полную термодинамику чёрных дыр.

Однако, такой подход к чёрной дыре оказывается в противоречии с квантовой механикой и приводит к проблеме исчезновения информации в чёрной дыре.

До сих пор эффект не подтвежден наблюдениями. Согласно ОТО при образовании Вселенной должны были родиться первичные чёрные дыры, некоторые из которых должны заканчивать испаряться в наше время. Так как интенсивность растёт с уменьшением размеры чёрной дыры, то последние стадии должны быть по сути взрывом чёрной дыры. Таковых взрывов замечено не было.

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home