Идеята, че съществуват т.нар. "кугелблиц", черни дупки, предизвикани от изключително високи концентрации на светлина, се развива през последните седем десетилетия.
Астрофизиците предполагаха, че тези специални черни дупки може да са свързани с астрономически феномени като тъмната материя и дори, че могат да бъдат източник на енергия като батерии и за хипотетични двигатели на космически кораби в далечното бъдеще.
Но ново изследване от областта на теоретичната физика на екип изследователи от Университета на Ватерло и Университета Комплутенсе де Мадрид демонстрира, че обектите кугелблиц са невъзможни в настоящата ни вселена. Тяхното изследване, озаглавено "Няма черни дупки от светлината" (No black holes from light), е публикувано на сървъра за предпечат на arXiv и предстои да бъде публикувано в Physical Review Letters.
"Най-известните черни дупки са тези, причинени от огромни концентрации на обикновена материя, колапсираща под действието на собствената си гравитация", обяснява Едуардо Мартин-Мартинес (Eduardo Martín-Martínez), който е професор по приложна математика и математическа физика от Института Периметър за теоретична физика.
"Тъй като в Общата теория на относителността на Айнщайн всякакъв вид енергия изкривява пространство-време, отдавна се теоретизира, че огромна концентрация на енергия под формата на светлина може да доведе до подобен колапс. Тази прогноза обаче бе направена, без да се вземат предвид квантовите ефекти."
Екипът изгражда математически модел, като взе предвид квантовите ефекти, който показа, че концентрацията на светлина, необходима за създаване на кугелблиц, ще бъде с десетки порядъци по-голяма от тази, наблюдавана в квазарите, най-ярките обекти в нашата вселена.
"Много преди да се достигне този интензитет на светлината, ще се появят определени квантови ефекти", подчертава Хосе Поло-Гомез (José Polo-Gómez), докторант по приложна математика и квантова информация. "Тази силна концентрация на светлина би довела до спонтанно създаване на частици като двойки електрон-позитрон, които биха се отдалечили много бързо от района."
Въпреки че условията, необходими за постигане на такъв ефект, са невъзможни за тестване на земята с помощта на сегашната технология, екипът е уверен в точността на своите прогнози, защото те разчитат на същите математически и научни принципи като на обичайната позитронно-емисионна томография (PET).
"Начин да разберем това явление е да мислим за унищожаването на материята и антиматерията, като това, което се случва по време на PET сканиране. Електроните и техните античастици (позитрони) могат да се унищожат взаимно и да се разпаднат на двойки фотони или светлинни "частици"", разказва Мартин-Мартинес.
Резултатите са следствие от явление, наречено "вакуумна поляризация" и ефект на Швингер, при които се образуват спонтанно двойки на Швингер или двойки частици (електрон-позитрон) в присъствието на електрическо поле. Ако черната дупка е положително заредена, позитронът щеше да бъде изстрелян от черната дупка заради отблъскването, като по този начин причиняват разпадане на електрическото поле, вземайки енергията със себе си и така предотвратяват гравитационния колапс и образуването на черна дупка.
Въпреки че може да е разочароващо за астрофизиците, че кугелблиц са невъзможни, откритието е важно постижение в областта на фундаменталните физични изследвания.
"Въпреки че тези открития може да нямат известни приложения в момента, ние полагаме основата за технологичните иновации на нашите потомци", коментира Поло-Гомез. "Науката зад сканиращите машини за PET някога бе също толкова теоретична, а сега има такава във всяка болница."
Справка: Álvaro Álvarez-Domínguez et al, No black holes from light, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2405.02389
Източник: Quantum effects forbid the formation of black holes from high concentrations of intense light, say physicists, Melodie Roschman, University of Waterloo
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари