Würde ein Teilchen von der Größe eines Neutrons, wenn es genug Masse hätte, in ein Schwarzes Loch kollabieren?

Beispielsweise ist ein Neutron ein Teilchen, das ein bestimmtes Volumen einnimmt. Wenn Sie genug Masse in dieses Volumen packen, würde es zu einem schwarzen Loch kollabieren (ich nehme an, es gibt jetzt nicht genug Masse). Zumindest wenn man Quanteneffekte nicht berücksichtigt. Wenn nun QM in Betracht gezogen wird, würde dies verhindern, dass eine Singularität auftritt?

Ein weiteres Beispiel ist das Elektron. Es ist ein Punktpartikel, also würden Sie einen Kollaps vorhersagen. Aber es ist auch aufgrund der Quantenmechanik verteilt. Also kein Zusammenbruch.

Der Grund für diese Frage besteht darin, ein Analogon zu der Vorhersage der klassischen EM zu schaffen, dass ein Elektron Energie verlieren und sich in den Kern spiralförmig drehen sollte. Die Quantenmechanik kommt zur Rettung.

Sie würden keine Neutronen, sondern Protonen verwenden, weil Sie einen Beschleuniger brauchen, um sie auf wirklich hohe Energien zu bringen. Wenn man das könnte, könnten sich theoretisch mikroskopisch kleine Schwarze Löcher bilden. Die LHC-Datenanalyse sucht nach den Signaturen solcher Ereignisse, obwohl es äußerst unwahrscheinlich ist, dass sie bei den am LHC verfügbaren Energien auftreten (oder an jedem Beschleuniger, den wir hoffen können, in einem weiteren Jahrhundert zu bauen, oder so). Ich möchte Sie dringend bitten, das Punktteilchenbild aufzugeben. Es ist völlig falsch und nutzlos für solche Spekulationen.
@CuriousOne: Selbst theoretisch wird das Beschleunigen eines kompakten Objekts auf eine hohe Geschwindigkeit kein Schwarzes Loch erzeugen. Die potenziellen schwarzen Löcher des LHC sind das Ergebnis von Kollisionsereignissen, nicht sich schnell bewegender Objekte.
@JerrySchirmer: Ich habe nirgendwo gesagt, dass das Boosten ein Schwarzes Loch erzeugen wird, ich habe nur nicht erwähnt, dass die Kollisionen dies tun (oder besser ... könnten), was ich für ziemlich offensichtlich hielt, da ich über a sprach Collider ?
@ aK1974: Ich glaube nicht, dass es für die kleinsten Schwarzen Löcher viel Sinn machen würde, über einen Radius zu sprechen. Sie verdampfen, sobald sie sich bilden, und die Gezeitenkräfte sind wahrscheinlich so groß, dass die Quantenfluktuationen des Horizonts (wenn man ihn überhaupt so nennen kann) seiner Größe ähnlich sind. Abgesehen davon ist nicht klar, was die relevante Energieskala ist. Am LHC könnten sich Schwarze Löcher nur bilden, wenn es makroskopisch kompakte Abmessungen gibt, die die Planck-Skala völlig obsolet machen.

Antworten (3)

Wenn Sie den klassischen Parametern für Schwarze Löcher bis auf die Größe eines Neutrons glauben, stellt sich heraus, dass ein Neutron zu viel Drehimpuls hat, um ein Schwarzes Loch zu bilden, und am besten als nackte Singularität interpretiert werden würde.

Der Grund dafür ist, dass der Radius des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs wie folgt vorhergesagt wird:

M ± M 2 − A 2

Wo M ist die Masse des Schwarzen Lochs, und A ist der Drehimpuls pro Masseneinheit des Schwarzen Lochs. Wenn Sie die Parameter für ein Neutron eingeben, A > M , und es gibt keine wirklichen Werte für den Horizont.

Das Neutron ist ebenso definitiv keine nackte Singularität. Stecken Sie keine unsinnigen Ideen in die Köpfe der Kinder. :-)
@CuriousOne: das sagt das Model. Deshalb kann man die allgemeine Relativitätstheorie nicht auf Neutronen anwenden. Und nackte Singularität passt besser als schwarzes Loch.
In der Physik geht es nicht darum, was Modelle sagen, es geht darum, was die Daten sagen, und es gibt keinerlei Daten, die Neutronen mit nackten Singularitäten in Verbindung bringen (von denen absolut niemand einen Grund hat zu glauben, dass sie überhaupt existieren ... basierend auf dem Modell).
@CuriousOne: Wenn Sie die Modelle nicht verstehen, verstehen Sie die Physik nicht. Wenn Sie der Meinung sind, dass das Modell falsch ist, lehnen Sie die Vorhersagen der Modelle ab, aber die Frage im OP ist eine Frage zu unserem Verständnis von Neutronen und Schwarzen Löchern. Es gibt keine Möglichkeit, dies zu beantworten, ohne aus unserem Wissen über die allgemeine Relativitätstheorie eine Rückprognose zu machen.
Seltsamerweise verstehe ich sowohl die korrekten Modelle für ein Neutron als auch seine Phänomenologie, und nichts davon hat etwas mit nackten Singularitäten zu tun, für die es weder eine Phänomenologie noch Modelle gibt, die dazu passen.
@CuriousOne: nichts davon hat mit Schwarzen Löchern zu tun, weil das Standardmodell nichts mit Schwerkraft zu tun hat. Wenn Sie GR naiv auf ein Neutron abbilden, ist es eine nackte Singularität. Die richtige Antwort auf das Gravitationsfeld eines Neutrons lautet: "Wir haben keine Quantentheorie der Gravitation, aber es kann kein Schwarzes Loch sein, basierend auf den bekannten physikalischen Parametern, die es hat." Punkt. Du bist absichtlich dumm mit deinem Hardcore-Platonismus, wie du es immer bist.
Warum sollte ich naiv ein nicht existierendes Objekt von GR auf ein Neutron abbilden? GR hat absolut nichts über die Struktur der Materie zu sagen. Es sagt nur etwas darüber aus, wie Materie gravitiert.
@CuriousOne: WEIL ES DIE PRÄMISE DER FRAGE IST.
Dann lautet die Antwort, dass GR nichts über die Struktur der Materie aussagt, zusammen mit der Empfehlung an das OP, dass "Punktteilchen" eigentlich keine kleinen kleinen Kugeln mit einer knusprigen Singularität im Inneren sind, was ich getan habe.

Das allgemeine Relativitätsmodell für ein Elektron ist die Kerr-Newman-Lösung, also ein geladenes rotierendes Schwarzes Loch. Leider ist der Radius des äußeren Horizonts in geometrischen Einheiten gegeben durch:

R + = M + M 2 − Q 2 − P 2 − ( J M ) 2

Hier ist P die magnetische Ladung, in diesem Fall Null. Wenn Sie diese Beziehung in Standardeinheiten umwandeln (z. B. die Masse in kg eingeben und für den Umrechnungsfaktor multiplizieren G / C 2 ) werden Sie feststellen, dass dieser Radius imaginär ist. Das heißt, Elementarteilchen sind aus Sicht der Allgemeinen Relativitätstheorie nackte Singularitäten.

Abgesehen davon scheint es, inspiriert von der Stringtheorie und dem Fuzzball-Vorschlag, möglich zu sein, eine vollständig reguläre (keine Singularität!) Lösung zu finden, die Mikrozustände dessen beschreibt, was Sie eine nackte Singularität in der allgemeinen Relativitätstheorie nennen würden. Im Grunde eine Lösung der Bewegungsgleichung mit denselben asymptotischen Ladungen einer nackten Singularität, aber ohne Pathologien! Daran wird sowieso noch gearbeitet.

Das ist das klassische Bild. Grob gesagt sagt Ihnen das Quantenbild, dass Sie die minimale Masse für ein Schwarzes Loch erreicht haben, wenn die Compton-Wellenlänge gleich dem Schwarzschild-Radius ist (dh bei der Planck-Masse). Aus dieser Sicht gibt es also keine Möglichkeit, dass ein Teilchen kollabiert.

Die vollständige Antwort kann natürlich nicht ohne die vollständige Quantengravitationstheorie gegeben werden.

Ein Schwarzes Loch im Schwarzschild-Fall hat einen Radius

R = 2 G M C 2
Lösen wir nach der Masse mit einem Radius von etwa Fermi oder auf 10 − 15 m oder der Radius eines Baryons wie eines Neutrons,
M = R C 2 2 G = 10 − 15 M × 9 × 10 16 M 2 / S 2 2 × 6.67 × 10 − 11 N M 2 / k G 2
= 6.7 × 10 11 k G .
Das sind fast eine Milliarde Tonnen! Dies wäre ein Quantenschwarzes Loch und ein ziemlich heißes mit Hawking-Strahlung und rast auf seine endgültige Verdampfung zu.

Würde ein Teilchen von der Größe eines Neutrons, wenn es genug Masse hätte, in ein Schwarzes Loch kollabieren?
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