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研究表明,霍金辐射不仅限于黑洞

科学探索万象经验2023-06-04

黑洞是宇宙中最神秘的天体之一,它们的引力场如此强大,以至于连光都无法逃逸。但是,根据量子力学,黑洞并不是完全黑暗的,它们会向外辐射粒子,从而缓慢地失去质量和能量。这种现象被称为霍金辐射,它会导致黑洞蒸发,是由霍金在1974年首次预言的 。

霍金的解释是,真空中存在着虚拟的粒子-反粒子对,它们不断地产生和湮灭。如果这样一对虚拟粒子出现在黑洞的事件视界附近,那么有可能其中一个粒子掉入黑洞,而另一个粒子逃离到无穷远处。这样,虚拟粒子就变成了真实粒子,而黑洞则损失了一些质量和能量。

但是,这种解释依赖于事件视界的存在,而事件视界是一个非局域的概念,它取决于整个时空的结构。那么,是否有一种更局域的机制来描述黑洞蒸发呢?答案是肯定的。在最近发表在《物理评论快报》上的一篇论文中,荷兰拉德伯德大学的Wondrak等人提出了一种新的方法来研究引力场中的粒子对产生,并将其应用到黑洞蒸发的问题上。

他们的方法借鉴了施温格效应的思想。施温格效应是指在强电场中产生带电粒子对的现象,例如在电场中产生电子-正电子对。这种效应可以用热核方法来计算 ,即考虑真空态在外场下的能量期望值,并利用海森堡不确定性原理来估计产生真实粒子对所需的临界条件。