Изображение предоставлено: CC0 Public Domain
В статье, опубликованной в журнале Physics Letters B, под названием «Универсальность термодинамики квантовомеханически излучающей черной дыры, удаляющейся от термиков», подчеркивается важность рассмотрения черных дыр как динамических систем, в которых изменения их геометрии во время радиационного излучения имеют решающее значение для точное описание их термодинамического поведения.
Исследование также предполагает, что чрезвычайно компактные объекты (ЭКО) разделяют эти термодинамические свойства с черными дырами, независимо от их статуса в горизонте событий. Значимость этого исследования заключается в его вкладе в продолжающиеся усилия по разрешению информационного парадокса черной дыры и в возможности более детального понимания термодинамики черной дыры в контексте квантовой гравитации.
Те, что от Dr. Кристиан Корда, приглашенный профессор кафедры математики и физики Политехнического университета SUNY, и доктор В исследованиях, проводимых Карло Кафаро (доцентом кафедры математики и физики Политехнического университета SUNY и доцентом кафедры нанонауки и инженерии Университета Олбани), используются элементы квантовой физики, статистической механики и общей теории относительности.
Одной из важнейших проблем современной теоретической физики является понимание того, что такое черная дыра (ЧД). Считается, что классическая общая теория относительности подразумевает, что ЧД — это объект с горизонтом, т. е. границей, за которой никакое событие не может повлиять на внешнего наблюдателя, и сингулярностью в ее ядре, т. е. точкой, в которой наличие бесконечности означает, что законы физики проваливаются.
С другой стороны, недавние подходы, как классические, так и квантовые, показали, что то, что мы называем ЧД, может быть объектом без горизонтов и особенностей. Объекты этого типа еще называют предельно компактными объектами (ЭКО), чтобы отличить их от «традиционного» понятия ЧД.
Хотя этот подход, с одной стороны, решает некоторые важные проблемы, такие как устранение сингулярности и последующее восстановление законов физики, с другой стороны, он поднимает другую проблему: что нам делать со всей термодинамикой ЧД? , который развивался в течение последних 50 или более лет, начиная с новаторских и знаменитых работ покойного Бекенштейна и Хокинга и опираясь на огромный объем исследований?
В 2023 году Самир Матур и Мадхур Мехта дали важный ответ на этот вопрос, выиграв третью премию в конкурсе эссе Фонда гравитационных исследований за доказательство универсальности термодинамики ЧД.
В частности, они показали, что каждое ЭКО должно иметь одинаковые термодинамические свойства ЧД, независимо от того, имеет ли ЭКО горизонт событий или нет.
Результат замечательный, но он получен в приближении, что спектр излучения ЧД имеет именно тепловой характер. Фактически, веские аргументы, основанные на сохранении энергии и обратной реакции ЧД, подразумевают, что спектр излучения Хокинга не может быть точно тепловым.
В своей работе Др. Корда и Др. Кафаро распространил результаты Матура и Мехты, используя концепцию динамического состояния ЧД, на случай, когда спектр излучения не является точно тепловым.
Динамическое состояние ЧД достигается введением эффективной температуры. Это аналогия с некоторыми другими областями науки, в которых отклонение от теплового спектра излучающего тела обычно учитывается введением эффективной температуры, которая представляет собой температуру черного тела, излучающего точно такое же количество излучения, что и не -термальный источник.
В случае ЧД введение эффективной температуры позволяет ввести другие эффективные величины, характеризующие ее «динамическое состояние», то есть состояние ЧД «во время» квантового перехода, при котором выделяется или поглощается энергия. Таким образом, эта статья обобщает и завершает работу Матура и Мехты.
Информация от: Политехническим институтом SUNY.
