Evaporación de agujeros negros

[enridp]

"The net energy of the universe remains zero so long as the particle pairs annihilate each other within Planck time. If one of the pair is pulled into the black hole before this, then the other particle becomes "real" and energy/mass is essentially radiated into space from the black hole. This loss is cumulative and could result in the black hole's disappearance over time."

Por qué (Hola ! :roll pierde energía el agujero negro? si esa partícula que se crea no sólo no está en el agujero negro (está en el horizonte a lo sumo), sino que además una se emite, pero la otra cae adentro del agujero, en definitiva, no pierde nada (ya que la que se emite no era del agujero...) y GANA una partícula (que se la chupó del vacío...). Asique, no debería crecer en vez de evaporarse?

saludos !
enri.

PD (edit): Estamos seguros que los agujeritos esos se evaporan?, porque creo que en el nuevo acelerador que están haciendo la idea es crear mini agujeros negros para estudiarlos, los cuales no son seguros porque se van a evaporar rápido... esperemos que no le erren en un signo.

[Entro]

Veamos,

el horizonte, fuera el vacio

vacio cuantico --> energía = 0 (valor esperado)

Se crea un par partícula-antipartícula desde el vacio. Ese par es virtual, para no violar la conservación de la energía ese par se restituye al vacio.

Si un elemento del par cae al agujero y el otro sale en direccion opuesta y la detectamos esa particula detectada tiene una energía positiva. Por lo tanto, para no violar la conservacion de la energía la que ha caido tiene energía negativa.

Por lo tanto el agujero esta comiendo energía negativa y eso hace que se reduzca su masa, eso es la evaporacion.

Sin embargo esta imagen es algo ingenua, la razon de verdad es algo más elaborada y menos intuitiva involucra conceptos de teoría cuántica de campos en espacios curvos.

En LHC el nuevo acelerador, bajo ciertas circunstancias como que existan dimensiones adicionales del orden del milímetro por ejemplo, se podran producir agujeros negros a la energía del acelerador. Y estos se evaporaran como todos, eso es lo que se espera en toda la literatura cientifica.

[enridp]

Existe la energía negativa? :shock:

No se, la verdad que ahora me puse medio paranoico, si nunca se ha visto a un agujero evaporarse, y si además el objetivo es APRENDER mejor que es esto de los agujeros negros, cómo podemos estar seguro de que este experimento tan divertido no nos va a tragar a todos?
Ya le erró una vez Galileo, después Newton, al parecer hasta Einstein (por lo de EPR), asique yo no me juego nada por Hawking.

[Entro]

Ya dije que esa imagen es falsa pero ilustrativa. En cuantica hay posibilidad de energías negativas, eso no seria problema si salen del vacio y se compensan con energías positivas iguales.

Hawking tiene un efecto confirmado hasta la saciedad teoricamente por miles de caminos. Es una verdad como relatividad general en su dia.

[enridp]

Conozco gente (entendida del tema) que no está de acuerdo con la teoría de Hawking, es decir, no dudan de la radiación, pero no creen que se forme debido a partículas-antipartículas.
Hace un tiempo Maldacena creo que incluso había sacado algo de los agujeros negros basado en teoría de cuerdas que se peleaba un poco con lo de Hawking...
En fin.
De última y sólo por curiosidad, cuáles son las garantías de que el miniagujero negro artificial del futuro acelerador no nos va a tragar?, es decir, en qué se basan actualmente los físicos si nunca antes tuvieron un agujero (negro ) en frente?

[Entro]

Bueno diariamente me peleo con gente entendida en el tema y la radiación Hawking esta sumamente establecida y si, no es por produccion de particulas, como ya hemos comentado. Esa es una imagen divulgativa simplemente aunque bastante ilustrativa.

Los agujeros negros radiaran si o si, cuando los encontremos. Asi que dado que el tamaño del agujero sera mucho mucho menor que un proton, muchisimo, y estara en el tubo vacio del acelerador no hay problema de que nos trague, porque radiaría casi instanteneamente evaporandose.

Un agujero negro en un acelerador no es un problema gordo para nosotros, además no esta claro que se produzcan en LHC solo es una posibilidad muy especial.

[enridp]

Bueno voy a confiar en vos Entro, pero por si acaso...
Cómo rompemos al agujero negro?
Funcionaría mandarle miles de electrones para que se los trague y quede tan cargado que ya no pueda tragar nada más (al menos nada con carga...)? O lo tragaría igual aunque esté cargado? le gana en ese caso la gravedad al electromagnetismo?

Por otro lado a mi tampoco me gusta mucho la imagen mental de que traga penergía negativa y eso. Si la cuántica nos picotea tanto con la probabilidad (que hasta deja aparecer energía negativa) entonces casi seguro que probabilísticamente las permeabilidades eléctricas y magnéticas del vacío podrían modificarse de a momentitos cuánticos y de golpe en el horizonte podría existir un fotón que viaje a un poquito más de "c" y así escapar no? igual... no importa.

[Entro]

Pues en principio un agujero negro tragaria cualquier carga, y puede tener carga neta. Ahora bien, si le mandamos otra carga pues si es del mismo signo será repelida, pero si lo lanzamos con suficiente energía entrara en el horizonte y entonces ninguna fuerza ocasionara que no caiga hacia el agujero. Lo unico que pasara es que aumentara la carga del agujero.




Bueno algo de energía negativa, o presiones negativas las hemos comprobado experimentalmente, puedes buscar el efecto Casimir.

[enridp]

O sea que una vez pasado el horizonte la gravedad le gana a la electromagnética?
Donde queda la magnitud relativa de 10^38?

[pod]

Si quieres puedes pensar lo de esta forma. La energía para crear el par partícula-antipartícula es mayor cuanto mayor es el campo gravitatorio, dado que las partículas del par se pueden crear a partir de esta energía. Luego si se crea un par donde cada partícula tiene una energía E, el campo gravitatorio (y por tanto el propio agujero) pierde una energía 2E. Al caer solo una de las partículas, el agujero gana de nuevo una energía E, pero ha sufrido una perdida neta equivalente a E.

Aunque parezca contradictorio, la gravedad de un agujero es mayor cuanto menor sea un agujero. Por lo tanto, un agujero muy pequeño emitirá tanta radiación que durará mucho poco. De hecho, si se producen en LHC duraran tan poquito q apenas les daria tiempo a decir "hola aquí estoy".

[enridp]

Yo tengo miedo igual
No hay posibilidad de que empiece a crecer como loco?
Antes habían dicho que no porque estaría en el vacío y no podría tragar nada... pero ese vacío no existe en realidad, por ejemplo se podría empezar a tragar la trillonada de neutrinos que le pasan por encima.
Dormiría mejor si supiese que hay una forma de frenar a un agujero loco.

[pod]

Yo tengo miedo igual
No hay posibilidad de que empiece a crecer como loco?
Antes habían dicho que no porque estaría en el vacío y no podría tragar nada... pero ese vacío no existe en realidad, por ejemplo se podría empezar a tragar la trillonada de neutrinos que le pasan por encima.
Dormiría mejor si supiese que hay una forma de frenar a un agujero loco.

Piensa que seran (serían) mucho menores a un atomo. Un atomo en si es basicamente vacío, con unas cuantas partículas minusculas puduando por ahí. Incluso si el agujero negro entrara en un solido, lo atraversaria son chocar con practicamente nada. Quiza un electron o un quark por aquí y por alli. El tiempo de vida de un agujero negro, por evaporación, es tan pequeño que aunque choque (y absorva) millones de particulas subatomicas, la velocidad de evaporación sera mucho mayor que la de crecimiento.

[enridp]

Gracias pod !
Me quedo tranquilo entonces?
Igual no se si pueda, vi demasiadas veces la película Event Horizont...
Pero a modo de "hobhy" creo que ya sé como romper al agujero:
Bombardearlo con Antimateria.
Funcionaría? o sólo la tragaría como al resto?
Hay alguna idea (más científica que las mías) de como romper un agujero negro (de esos que predice la RG ojo!)?

[pod]

Gracias pod !
Me quedo tranquilo entonces?
Igual no se si pueda, vi demasiadas veces la película Event Horizont...
Pero a modo de "hobhy" creo que ya sé como romper al agujero:
Bombardearlo con Antimateria.
Funcionaría? o sólo la tragaría como al resto?
Hay alguna idea (más científica que las mías) de como romper un agujero negro (de esos que predice la RG ojo!)?

No, no funcionaría.

La antimateria no es nada raro ni una especie de explosivo ni nada de eso. Las antiparticulas són otro tipo más de partículas. De hecho, cuando uno empieza a hacer cuántica mezclada con relatividad, se da cuenta que las partículas vienen en pares, donde cada elemento del par tiene todas las cargas cuanticas de signo contrario respecto de la otra. En ocasiones existen partículas con todos sus numeros cuanticos nulos, con lo que la partícula y la antipartícula son idénticas: básicamente la partícula es su propia antiparticula (ejemplo: el fotón). Por lo tanto, si esas dos particulas del par se juntan, todas las cargas cuánticas se compensan entre si y existe la probabilidad de que ese par de partículas se aniquile para formar otro par de partículas.

Dado ese caracter contrapuesto, llamamos partícula a una y antipartícula a la otra. Sin embargo, la elección de cual es cada una es totalmente a gusto del consumidor. Simplemente, por comodidad, llamamos partícula a la más frecuente en nuestro universo. Pero, a parte de eso, ambas son partículas con el mismo derecho.

Ya que estamos dando detalles, cuando un par partícula-antipartícula se juntan, no es seguro que interaccionen. En cuantica solo se rige por probabilidades. También es posible que interaccionen elasticamente, es decir, que "choquen" como canicas, pero no pierdan su identidad.

Contrario lo que la gente piensa, en el caso que interaccionen, no es obligatorio que los productos de la reacción sea "energía pura" (si ese concepto existe), o fotones. De hecho, como todas las cargas cuanticas son cero, cualquier otro par partícula-antiparticula sería aceptable como producto.

La única restricción que existe es la conservación de la energía. Las partículas tienen dos tipos de energía a considerar en este contexto: cinética y masa. Si las dos particulas originales empiezan en reposo (cinetica = 0), la única posibilidad es que los productos sean de menor masa. El resto de la "masa" se convierte en energía cinética. Esto es lo más parecido a lo que usualmente se piensa de poner antimateria con materia y obtener una explosion ("cosas" que se mueven muy rapido arrastrandolo todo). Pero, físicamente, también es posible (y, de hecho, con la misma probabilidad) hacer colisionar un par partícula-antipartícula con gran velocidad para obtener nuevas partículas más gordas pero lentas (la energía cinética se convierte en masa). Algo así es lo que se espera hacer para encontrar la partícula higgs, por ejemplo.

A los que les interesen las mates, todo esto está relacionado con los números complejos. Los números complejos tienen dos grados de libertad: parte real o parte imaginaria. Alternativamente, uno puede pensar que los dos grados de libertad son el número original y su complejo conjugado. Cada partícula se describe con un campo. Normalmente se asocia la "particula" con el campo normal, y la "antipartícula" con el complejo conjugado. Algunos campos resultan ser reales, con lo cual la antipartícula es la misma particula (el conjugado de un real, es el mismo real).

[Dannypid]

Re: Evaporación de agujeros negros

Hola a todos,

Perdonar mi ignorancia, pero ahora al leer este post me han surgido algunas dudas. Entonces, una vez esté funcionando el LHC en perfectas condiciones, ¿es posible que emita algún tipo de interferencias?, me refiero a que pueda ocasionar trastornos en satélites, suministro eléctrico, o incluso la atmósfera terrestre u otro planeta.

Saludos,