Bir veya iki atomlu bir kara delik yapabilir miyim?

Demek bir şey izliyordum

Dünya'yı bir fıstık boyutuna sıkıştırırsak: bir kara delik alırdık;

Everest Dağı'nı birkaç nano metreye sıkıştırırsak; bir kara delik bulurduk.

Bir veya iki atomlu bir kara delik yapabilir miyim? Evetse, büyür ve normal boyutlu kara deliğe dönüşür mü?

İki cevap var: evet ve hayır.

Evet, çünkü her M kütlesi tarafından verilen bir Schwarzschild yarıçapına sahiptir (burada G yerçekimi sabiti (yaklaşık ve c ışık hızıdır (yaklaşık 300 000 000 ) bir şey (örneğin) bir atom için yapabilir bir karbon atomu olan Schwarzschild yarıçapı siyah bir delik haline sıkıştırılmış bir kütleye sahiptir ise... böylece Schwartzschild yarıçapı 6,7×10-11m/s2×10-26kg2×(6,7×10-11)×(2×10-26$\frac{2GM}{c^2}$$6.7\times10^{-11}$$\mathrm{m/s}$$2\times10^{-26}\mathrm{kg}$

Yani gerçek cevaptır hayır bu büyüklükte bir atom sıkıştırarak kılmanın bir yolu olmadığı için. Burada önemli olan, bu boyutun o kadar küçük olması, bu küçük nesnelerin küçük toplar gibi değil kuantum mekanik nesneler gibi davranmasıdır. Ancak bir kara delik, Genel Görelilik tarafından modellenen yerçekimi nesnesidir ve Görelilik ve kuantum mekaniği birlikte iyi çalışmaz. Başka bir deyişle, bir atomik kütle kara deliğinin nasıl davranacağını açıklayan bilimsel bir modelimiz yok.

Stephen Hawking, küçük kara deliklerin kararsız olduğunu gösterdi, bu yüzden atomik bir kara kara delik çok kararsız olacak ve çok kısa sürede buharlaşacaktı.

Bence cevap hayır .

Bu atomları sıkıştırıp sıkıştırırsak, nihayetinde çekirdekler kaynaşmaya zorlanacak kadar yakın oluruz. Füzyon, tek bir çekirdek oluşturduğumuz anlamına gelir.

Bu aşama kaçınılmazdır.

Yani iki atom sorunuz şimdi tek bir çekirdeğin bir kara delik oluşturup oluşturamayacağına iniyor mu? .

Bir çekirdek bir tür karmaşık kuarkon karışımıdır ve eğer daha fazla sıkıştırırsak, temel olarak düzgün bir şekilde modellemek için fiziğe sahip olmadığımızın çok yoğun bir versiyonuyla sonuçlanırız.

Geleneksel genel göreliliğin, kuantum teorisini uygulayabileceğimizi düşündüğümüzden daha küçük olacak kadar küçük bir şeye uygulanması son derece düşük bir ihtimaldir. Ve bu noktada yer alan enerji yoğunluğu o kadar yüksek olurdu ki mevcut teorilerimiz artık bir anlam ifade etmiyor. Bunu yapmak için kuantum yerçekimi teorisine ihtiyacımız var ve yeterince iyi çalışan bir tane yok. Aslında, kuantum yerçekimi teorisinin bu kadar küçük, yüksek enerji ölçeklerine gitmemize izin vereceğinden bile emin değiliz - bu bile bilinmiyor.

Yani keşfedilmemiş sulardayız.

Peki neden "hayır"?

Bir çekirdeğin bu şekilde sıkıştırılmasını zorlamak için, belirsizlik ilkesinin sonuçları nedeniyle enerjileri çok küçük bir alan bölgesine uygulamalıyız - yapabileceğimizi düşündüğümüzden daha küçük. Basitçe söylemek gerekirse, bir noktanın ötesinde, çekirdeğin nerede olduğunu ve ne kadar hızlı hareket ettiğini aynı anda söyleyemeyiz. Daha küçük bir bölgeyle sınırlamak imkansızdır. Bu, Planck uzunluğundaki Schwarzschild yarıçapına ulaşmadan çok önce olurdu .

James-K @ tarafından cevaptan göreceğiniz gibi, schwarzschild yarıçapı 10 hakkındadır ^-53  m ama Planck uzunluğu daha büyük büyüklükte 18 emir yaklaşık 10 at ^-35  m.

Böylece çekirdeğimizi gerçekçi bir şekilde sınırlayamadık ve kara delik boyutuna ulaşacak kadar küçük bir alana sıkıştıramadık.

Şimdi, yeni bir teorinin bunun üstesinden gelmemize izin veren bazı boşluklar sağlayabileceği konusunda genel bir açıklama yapabiliriz, ancak yeni bir teorinin bu sınırlarda zaten bildiğimiz şeylerin çoğunu yeniden üretmesini beklememiz beklenmiyor gibi görünüyor. Belirsizlik ilkesinin "uzaklaştığını" hayal etmek zor, bu yüzden bunun için bir yol göremiyorum.

Kanıtlanmamış bir evet olasılığı vardır.

Yerçekimi Bir kuantum teorisi çalışmaları olduğunu olabilir (tekrar kudreti veya olmayabilir ) o ölçek karakterini değiştirir ve şu anda bu tür kütle-enerji aralıkları için beklediğiniz olmadığı kadar büyük boyutlarda olay ufuklar oluşturmak için izin verir o yerçekimi bulun.

Ancak bu fikri destekleyecek herhangi bir kanıtımız yok ve basit bir fikre yer açmak için "hayır" ı "belki evet" e dönüştürmeyeceğim. Bu bilim kurgu, bilim değil.

Yukarıdaki cevaplara küçük bir ekleme (Planck uzunluk cevabını seviyorum). Teorik olarak zaten CERN'de çok küçük kara delikler açmanın mümkün olabileceği düşünülüyordu, ancak bu teorinin var olması için ekstra boyutlar gerekiyordu. Karadelik gözlenmediği için ekstra boyutlar (çok küçük ölçeklerde) teorisi bir darbe aldı.

Bu kara delikler oluşturulabilse bile, çok çabuk buharlaşması beklenir. (saniyenin milyarda birinin milyarda birinin milyarda biri), ancak bu bozulma oranı bile fark edilebilir olmalıdır. Hiçbiri fark edilmedi.

Ayrıca, CERN iki protonu gerçekten çok hızlı bir şekilde parçalayıp parçalamayacaksa ve eğer bir kara delik yaparsa (teoride), mümkün olduğu gibi davranırsa sormaya değer. . . Bu teorik kara delik gerçekten iki protondan mı oluşuyor yoksa iki proton ve 14 TeV artı kinetik enerjiden mi oluşuyor? Bence böyle bir karadeliğin atomların değil kinetik enerjiyi gerçekten yarattığını söylemek daha doğru olur.

Bazıları Schrodinger'in kedisi üzerindeki bu kılları ayırabilir, ancak bence bu önemli bir nokta. Işık hızına yakın bir çarpışmanın muazzam kinetik enerjisi, sadece bir mikro kara delik oluşturabilir ve bu durumda atomlar değil birincil bileşen olarak adlandırılması gereken kinetik enerjidir.