블랙홀 전자

Black hole electron

물리학에서, 만약 블랙홀이 전자와 같은 질량, 전하, 그리고 각운동량을 가진다면, 그것은 전자의 다른 특성을 공유할 것이라는 추측적인 가설이 있다.특히 브랜든 카터는 1968년에 이러한 물체의 자기 모멘트가 [1]전자의 자기 모멘트와 일치한다는 것을 보여주었다.특수상대성이론을 무시하고 전자를 작은 회전전하구로 취급하는 계산은 실험치보다 약 2배 작은 자기모멘트를 주기 때문에 흥미롭다(자이로자기비 참조).

그러나 카터의 계산은 또한 이러한 매개변수를 가진 블랙홀이 될 것이라는 것을 보여준다.따라서, 실제 블랙홀과는 달리, 이 물체는 사건 지평선 뒤에 숨겨지지 않은 시공간에서의 특이점을 의미하는 벌거벗은 특이점을 나타낼 것입니다.그것은 또한 폐쇄적인 시간적 곡선을 야기할 것이다.

현재 가장 포괄적인 입자 이론인 표준 양자 전기역학(QED)은 전자를 점 입자로 취급한다.전자가 블랙홀이라는 증거는 없다.게다가, 전자는 본질적으로 양자역학적이기 때문에, 순수하게 일반 상대성 이론의 관점에서 묘사하는 것은 불충분하다.따라서 블랙홀 전자의 존재는 엄밀하게 가정으로 남아 있습니다.

세부 사항

1938년 알버트 아인슈타인, 레오폴드 인펠트, 바네쉬 호프만이 발표한 논문은 만약 소립자가 시공간에서 특이점으로 취급된다면, 측지 운동을 일반 상대성 이론의 일부로 [2]가정할 필요가 없다는 것을 보여주었다.전자는 그러한 특이성으로 취급될 수 있다.

양자역학 효과뿐 아니라 전자의 각운동량과 전하를 무시하면 전자를 블랙홀로 취급해 반지름을 계산할 수 있다.질량 m의 슈바르츠실트 반지름s r은 그 질량의 회전하지 않고 대전되지 않은 블랙홀에 대한 사건 지평선의 반지름이다.에 의해 주어집니다.

여기서 G는 뉴턴의 중력 상수이고 c는 빛의 속도이다.전자의 경우,

m = 9.120×10−31 kg,

그렇게

rs = 1.353×10−57 m.

따라서, 만약 우리가 전자의 전하와 각운동량을 무시하고 양자이론을 고려하지 않고 이 아주 작은 길이의 척도에 일반상대성이론을 순진하게 적용한다면, 전자 질량의 블랙홀은 이 반경을 갖게 될 것이다.

실제로, 물리학자들은 플랑크 길이에 견줄 정도로 훨씬 더 큰 길이 척도에서도 양자 중력 효과가 유의해질 것으로 예상한다.

따라서 위의 순수하게 고전적인 계산은 신뢰할 수 없습니다.또한 고전적으로도 전하와 각운동량은 블랙홀의 특성에 영향을 미칩니다.양자 효과를 무시한 채 이들을 고려하기 위해서는 커-뉴먼 측정법을 사용해야 한다.만약 그렇게 한다면, 우리는 전자의 각 운동량과 전하가 전자 질량의 블랙홀에 비해 너무 크다는 것을 알게 된다. 즉, 그렇게 큰 각 운동량과 전하를 가진 커-뉴먼 물체는 대신에 "초극단"이 되어, 사건의 지평선에 의해 보호되지 않는 나체의 특이점을 나타낼 것이다.

이것이 사실임을 알기 위해서는 전자의 전하를 고려하는 것으로 충분하며 각운동량은 무시한다.전하를 띠지만 회전하지 않는 블랙홀을 설명하는 Reissner-Nordström 측정법에는 다음과 같이 정의된 양이 있다q.

여기서 q는 전자의 전하이고 θ는0 진공 유전율이다.q = -e = -1.602×10−19 C인 전자의 경우 다음과 같은 값을 얻을 수 있습니다.

rq = 1.3807×10m−36.

이 값은 슈바르츠실트 반지름을 크게 초과하기 때문에, 레이스너-노르드스트롬 메트릭은 나체 특이점을 갖는다.

Ker-Newman 메트릭을 사용하여 전자의 회전 효과를 포함하면, 현재 고리 특이점인 나체 특이점이 여전히 존재하며, 시공간 또한 닫힌 시간 곡선을 가지고 있습니다.이 링 특이점의 크기는 대략 다음과 같습니다.

여기서 이전과 같이 m은 전자의 질량이고 c는 빛의 속도이지만 J = / 는 전자의 스피널 운동량이다.이것으로 알 수 있다.

ra = 1.9295×10−13 m,

이것은 전자의 전하와 관련된 길이 척도q r보다 훨씬 크다.카터가 [3]지적한 바와 같이 이 길이a r은 전자의 콤프턴 파장 수준이다.콤프턴 파장과 달리 본질적으로 양자역학적이지 않다.

보다 최근에 알렉산더 부린스키가 전자를 커-뉴먼 나체 [4]특이점으로 취급하는 아이디어를 추구했다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Carter, B. (25 October 1968). "Global structure of the Kerr family of gravitational fields". Physical Review. 174 (5): 1559–1571. Bibcode:1968PhRv..174.1559C. doi:10.1103/physrev.174.1559.
  2. ^ Einstein, A.; Infeld, L.; Hoffmann, B. (January 1938). "The gravitational equations and the problem of motion". Annals of Mathematics. Second Series. 39 (1): 65–100. Bibcode:1938AnMat..39...65E. doi:10.2307/1968714. JSTOR 1968714.
  3. ^ Carter, B. (25 October 1968). "Global structure of the Kerr family of gravitational fields". Physical Review. 174 (5): 1559–1571. Bibcode:1968PhRv..174.1559C. doi:10.1103/physrev.174.1559.
  4. ^ Burinskii, Alexander (April 2008). "The Dirac-Kerr-Newman electron". Gravitation and Cosmology. 14 (2): 109–122. arXiv:hep-th/0507109. Bibcode:2008GrCo...14..109B. doi:10.1134/S0202289308020011. S2CID 119084073.

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