Bazen makalelerimdeki zayıf noktayı aldıkları e-postalara ve yorumlara göre anlıyorum.
Yaptığımız popüler bir makale, Stephen Hawking’in kara deliklerin çok uzun süre buharlaşması gerektiğini fark etmesiyle ilgiliydi. Mekanizma hakkında konuştuk ve var olan ve var olan bu sanal parçacıkların nasıl bulunduğundan bahsettik.
Normalde bu parçacıklar kendiliğinden yok olur, ancak karadeliğin olay ufkunun kenarında bir parçacık düşer, diğeri kozmosu dolaşmakta serbesttir. Hiçbir şeyden parçacıklar yaratamayacağınız için, karadeliğin bu yeni oluşan parçacığın özgürlüğünü satın almak için biraz kendini feda etmesi gerekiyor.
Ancak kısa makalem, sanal parçacıkların tam olarak ne olduğunu açıklığa kavuşturmak için yeterli değildi. Açıkçası, hepiniz daha fazla bilgi istediniz. Onlar neler? Nasıl tespit edilirler? Kara delikler için bu ne anlama geliyor?
Böyle durumlarda, gerçek Fizik Polisinin izlediğini bildiğimde, bir zil sesi çağırmayı severim. Bir kez daha geri dönüp iyi arkadaşım ve gerçek çalışan astrofizikçi Dr. Paul Matt Sutter ile konuşacağım. Bayes Kozmik Şafak Analizi ve MHD Manyetik Çıkışların Simülasyonları gibi konularda yazılar yazdı. Hakikaten işini biliyor.
Fraser Cain:
Hey Paul, ilk soru: Sanal parçacıklar nedir?
Paul Matt Sutter:
Peki. Baskı yok, Fraser. Tamam tamam.
Sanal parçacıklar kavramını elde etmek için bir adım geriye gitmeli ve alanı, özellikle de elektromanyetik alanı düşünmelisiniz. Evrenin tüm mekan ve zamanın nasıl çalıştığına dair mevcut görüşümüze göre, bu tür bir arka plan alanı ile doldurulmuştur. Ve bu alan etrafta dolaşabilir ve wabble olabilir ve bazen bu wibbles ve wabbles ileriye doğru yayılan dalgalar gibidir ve biz bu dalgalara fotonlar veya elektromanyetik radyasyon diyoruz, ama bazen sadece orada oturabilir ve bloop bloop bloopunu biliyorsunuz, sadece pop'u biliyorsunuz içeri ve dışarı ya da yukarı ve aşağı gazlı bir şekilde ve biraz kendi başına kaynatın.
Aslında her zaman boşluk bir boşlukta bile bu alanın etrafında dolanmak / kıvrılmaktır. Boşluk her şeyin yokluğu değildir. Vakum, bu alanın en düşük enerji durumunda olduğu yerdir. Ama en düşük enerji durumunda olmasına rağmen, ortalama olarak orada hiçbir şey olmamasına rağmen. Etrafında köpürdüğünü bildiğiniz sadece bloop bloop bloopundan alıkoyan hiçbir şey yok.
Yani boşluk bu alanlarla kaynıyor. Özellikle şu anda bahsettiğimiz elektromanyetik alan.
Ve biliyoruz ki, fotonlar, bu ışık, parçacık, parçacık karşıtı çiftlere dönüşebilir. Bir elektron ve bir pozitron demeye dönüşebilir. Sadece bunu yapabilir. Normal fotonlar olabilir ve bu tür geçici olarak titrek titrek fotonlar olabilir.
Bu yüzden bazen bir foton veya bazen elektromanyetik alan bir yerden başka bir yere yayılabilir ve biz buna foton diyoruz. Ve bu foton bir pozitron ve bir elektrona bölünebilir ve diğer zamanlarda sadece yalpalama türünü ve sonra da POP POP'u sallayabilir. Bir pozitron ve bir elektrona dönüşür ve sonra birbirlerine ya da her neyse çarpışırlar ve sadece geri çekilirler. Yani, wibble yalpalama, pop pop, fizz fizz her zaman vakumda olan biten şeydir ve bu sanal parçacıklara verdiğimiz isim, vakum için normal bir tür arka plan bulanıklığı veya arka plan statiktir.
Fraser:
Tamam. Peki sanal parçacıklar için kanıtları nasıl görüyoruz?
Paul:
Evet, harika bir soru. Vakumun kendisiyle ilişkili bir enerjisi olduğunu biliyoruz. Bu sanal parçacıkların birkaç nedenden ötürü daima varlığın içinde ve dışında patladığını biliyoruz.
Birincisi, elektronun atomun farklı durumlarındaki geçişidir. Atomu uyarırsanız, elektron daha yüksek bir enerji durumuna gelir. Bu elektronun daha düşük bir enerji durumuna geri dönmesinin bir nedeni yoktur. Zaten orada. Aslında istikrarlı bir durum. Elektromanyetik alanda çok az wibble yalpalama olmadıkça ve bu elektronun etrafında kıkırdayarak ve daha yüksek enerji durumundan çıkarabilir ve daha düşük bir duruma çökmesini gönderemezse gitmesi için bir neden yoktur.
Başka bir şey Kuzu Kayması olarak adlandırılır ve bu, wibbly titrek elektromanyetik alan veya sanal parçacıkların, bir hidrojen atomu olarak elektronlarla tekrar etkileşime girdiği zamandır. Onları hafifçe düzeltebilir ve bu değişim diğer durumları değil, elektronun bazı durumlarını etkiler. Ve aslında aynı enerji özelliklerine sahip olduğunu söyleyeceğiniz durumlar vardır, bunlar sadece bir tür özdeştir, ancak Kuzu Kayması nedeniyle, bu titrek bir şekilde elektromanyetik alan bu durumlardan biriyle etkileşir, diğerinden değil, aslında tamamen aynı olmasını bekleseniz bile, bu devletlerin enerji seviyelerini ustaca değiştirir.
Ve başka bir kanıt, foton fotonunda genellikle iki foton saçılmasıdır, phweeet, birbirleri tarafından uçarlar. Elektriksel olarak nötrdürler, bu nedenle etkileşim için hiçbir nedenleri yoktur, ancak bazen fotonlar sözde elektron / pozitron çiftlerine yalpalayabilir ve bu elektron / pozitron çifti diğer fotonlarla etkileşime girebilir. Bu yüzden bazen birbirlerinden sekiyorlar. Süper nadirdir çünkü wibble yalpalamasının tam zamanında gerçekleşmesini beklemeniz gerekir, ancak olabilir.
Fraser:
Peki kara deliklerle nasıl etkileşime giriyorlar?
Paul:
Tamam, meselenin kalbi bu. Tüm bu sanal parçacıkların veya wibbly titrek elektromanyetik alanların kara deliklerle ve özellikle Hawking radyasyonuyla ne ilgisi var? Ama şuna bir bak. Hawkings, kara deliklerin yayılabileceği ve kütleyi kaybedebileceği fikrinin orijinal formülasyonunun aslında sanal parçacıklarla ilgisi yoktur. Veya doğrudan sanal parçacık çiftleri hakkında konuşmaz ve aslında bu sürecin başka formülasyonları veya daha modern kavramları sanal parçacık çiftleri hakkında konuşmaz.
Bunun yerine, alanın kendisi ve özellikle kara delik olmadan önce alana ne olduğu, kara delik oluştukça ona ne olduğu ve daha sonra oluştuktan sonra alana ne olduğu hakkında daha fazla konuşurlar. Ve bu bir soru sorar: Alanın bu titrek titrek uçlarına ne olur, bunlar elektromanyetik alanın boşluğunun geçici kaynama doğası gibi mi? Kara delik oluşurken buna ne olur?
Olan şey şu ki, wibbly titreyen bitlerin bazıları, oluşurken olay ufkunun yakınında kara deliğin yakınında yakalanıyorlar ve orada uzun zaman geçiriyorlar ve sonunda kaçıyorlar. Bu yüzden biraz zaman alır, ancak oradaki yoğun eğrilik, uzay-zamanın yoğun eğriliği nedeniyle kaçtıklarında, güçlendirilebilir veya yükseltilebilirler. Bu nedenle, geçici olarak titrek bir şekilde titrek olmak yerine, alanda “gerçek” parçacıklar veya “gerçek” fotonlar olmak üzere güçlendirilirler. Yani kara deliğin oluşumunun, wibbly titrek arka plan alanıyla etkileşimi gibi, sonunda kaçıyor çünkü kara delik tarafından tamamen tuzağa düşmedi.
Sonunda kaçar ve gerçek parçacıklara dönüşür ve kara deliğin olay ufkunun yakınındaki beklenen parçacık sayısı dediği gibi hesaplayabilirsiniz. Cevap negatif sayıdır, yani kara delik kütle kaybediyor ve parçacıkları tükürüyor.
Şimdi sanal parçacık çiftlerinin bu popüler anlayışı varlığını sürdürüyor ve biri olay ufkunun içinde yakalanıyor. Bu, Hawking radyasyonunun matematiğine tam olarak bağlı değil, aynı zamanda tam olarak yanlış değil. Elektromanyetik alandaki titrek titrekliklerin, sürekli olarak varoluş içine ve dışına çıkan bu parçacık çiftleri ve anti-parçacıklar ile ilgili olduğunu unutmayın. El ele gidiyorlar. Yani, alandaki titrek bir şekilde titreklikten bahsederek, sanal parçacıkların üretimi hakkında da konuşuyorsunuz. Ve bu tam olarak matematik değil, ama yeterince yakından biliyorsun.
Fraser:
Tamam, ve sonunda, Paul. İzleyicilerin zihnini rastgele havaya uçurmana ihtiyacım var. Sanal parçacıklar hakkında inanılmaz bir şey!
Paul:
Peki. Yani insanların zihnini eğmek mi istiyorsun? Tamam. Bunu son olarak saklıyordum. Sulu bir şey, sadece senin için, Fraser.
Şuna bir bakın, bu arka plan dalgalanmalarının varlığı ve sanal parçacıkların varlığı için sahip olduğumuz bir diğer büyük kanıt, bu Casimir Etkisi veya Casimir Gücü olarak adlandırdığımız bir şey.
İki nötr metal plaka alırsınız ve olan tüm alan süresine izin veren bu alan plakaların içinde ve plakaların dışındadır. Plakaların içinde, sadece belirli dalga boylarında modlara sahip olabilirsiniz. Bir trompetin içi gibi, sadece ses çıkaran belirli modlara sahip olabilir. Dalga boylarının uçları plakalara bağlanmalıdır, çünkü metal plakaların elektromanyetik alanlara yaptığı şey budur.
Plakaların dışında istediğiniz dalga boyuna sahip olabilirsiniz. Önemli değil.
Yani plakaların dışında sonsuz sayıda olası dalga boyuna sahip olduğunuz anlamına gelir. Elektromanyetik alanda her türlü olası dalgalanma, wibble wabble var, ancak plakaların içinde sadece plakaların içine sığabilecek belirli dalga boyları var.
Şimdi, dışarıda sonsuz sayıda mod var. İçeride, sonsuz sayıda mod var, sadece biraz daha az sonsuz mod. Ve sonsuzluğu dışarıdan alabilir ve sonsuz sonsuzluğu içten çıkarabilir ve aslında sonlu bir sayı elde edebilirsiniz ve sonuçta plakaları bir araya getiren bir baskı veya kuvvet vardır. Ve bunu gerçekten ölçtük. Bu gerçek bir şey ve evet, şaka yapmıyorum, sonsuzluktan farklı bir sonsuzluk alabilir ve sonlu bir sayı elde edebilirsiniz. Mümkün. Bunun bir örneği Euler Mascheroni Sabiti'dir. Sizi aramaya cesaret ediyorum!
İşte böyle, umarım bu sanal parçacıkların ne olduğunu, nasıl tespit edildiğini ve bir karadeliğin buharlaşmasına nasıl katkıda bulunduklarını anlıyorsunuz.
Henüz yapmadıysanız, burayı tıkladığınızdan ve kanalına gittiğinizden emin olun. Aynı derecede akıllara durgunluk veren soruları yanıtlayan onlarca video bulacaksınız. Aslında, sorularınızı gönderin ve sadece bir video hazırlayıp yanıtlayabilir.
Podcast (ses): İndir (Süre: 12:26 - 4.8MB)
Abone ol: Apple Podcast'leri | Android | RSS
Podcast (video): İndir (Süre: 12:29 - 205.6MB)
Abone ol: Apple Podcast'leri | Android | RSS
