ときどき、受信したメールやコメントに基づいて、記事の弱点を見つけます。
私たちが行った人気記事の1つは、ブラックホールが長期間にわたって蒸発しなければならないというスティーブンホーキングの認識についてのすべてでした。私たちはそのメカニズムについて話し、これらの仮想粒子がどのように存在するのか、存在しないのかについて言及しました。
通常、これらの粒子は自己消滅しますが、ブラックホールの事象の地平線の端では、1つの粒子が落下し、別の粒子は宇宙を自由にさまようことができます。何もないところからパーティクルを作成することはできないため、ブラックホールは、この新しく形成されたパーティクルの自由を購入するために、それ自体を少し犠牲にする必要があります。
しかし、私の短い記事では、仮想粒子が何であるかを正確に説明するには不十分でした。明らかに、皆さんはもっと多くの情報を求めていました。彼らは何ですか？それらはどのように検出されますか？これはブラックホールにとって何を意味しますか？
このような状況で、私は実際の警察が見ていることを知っているとき、私は呼び出し音を鳴らすのが好きです。もう一度、私は戻って私の良き友人であり、実際に働いている天体物理学者であるポール・マット・サッター博士と話をします。彼は、Cosmic Dawnのベイジアン分析や磁気流出のMHDシミュレーションなどの主題に関する論文を書いています。彼は本当に自分のことを知っています。
フレーザーカイン：
ちょっとポール、最初の質問：仮想粒子とは何ですか？
ポールマットサッター：
よし。プレッシャーなし、フレーザー。よし、よし。
仮想粒子の概念を理解するには、実際に一歩下がって、電磁界、特に電磁界について考える必要があります。宇宙がすべての空間と時間をどのように機能するかについての現在の見方では、この種の背景フィールドで満たされています。そして、このフィールドはぐらつき、ぐらつくことがあり、これらのぐらつきや揺れは、前方に伝播する波のようであり、これらの波を光子または電磁放射と呼びますが、ときどきそこに座って、bloop bloop bloopを知っているだけで、ポップを知っているだけです。少しずつ、または少しずつ沸騰します。
実際、すべての時間空間は、真空中であっても、このフィールドの周りで一種の揺れ動いています。掃除機はすべての不在ではありません。真空は、このフィールドが最も低いエネルギー状態にある場所です。しかし、それがその最も低いエネルギー状態にあるとしても、多分平均してそこには何もないにしても、あちこちで泡立つことを知っているbloop bloop bloopからそれを止めるものは何もありません。
したがって、実際には、真空はこれらのフィールドで一種の沸騰しています。特に私たちが今話しているのは電磁界です。
そして、光子、その光は、粒子と反粒子のペアに変わる可能性があることを知っています。それは、電子と陽電子と言うことができます。それだけでできます。それは通常の光子に起こる可能性があり、それはこの種の一時的な波状に揺れる光子に起こる可能性があります。
したがって、光子または電磁場が場所から場所へと伝播することがあり、それを光子と呼びます。そして、その光子は陽電子と電子に分かれることができ、他の場合には、その場でぐらぐらとぐらぐら動かして、POP POPを揺らすことができます。それは陽電子と電子に飛び込み、次にそれらは互いに衝突するか、何でも衝突し、そして彼らはただ煮詰めるだけです。したがって、「ぐらつき」、「ポップ」、「フィズフィズ」は、掃除機でいつも起こっていることの一種であり、これらの仮想粒子に付けた名前は、通常の種類の背景のファズまたは真空に静的な背景です。
フレーザー：
はい。それでは、仮想粒子の証拠をどのように見ていきますか？
ポール：
ええ、素晴らしい質問です。真空にはそれに関連するエネルギーがあることを知っています。これらの仮想粒子は、いくつかの理由により、常に存在し、存在しないことを知っています。
1つは、原子のさまざまな状態における電子の遷移です。原子を励起すると、電子はより高いエネルギー状態にポップアップします。その電子が低エネルギー状態にポップダウンする理由は、なんら理由はありません。それはすでにそこにあります。実際には安定した状態です。電磁場に少しのぐらつきがない限り、それが去る理由はありません、そしてそれはその電子の周りをくねくねして、そのより高いエネルギー状態からそれをノックアウトし、それをより低い状態に落とすことができます
もう1つはラムシフトと呼ばれ、これは、波状の波状の電磁界または仮想粒子が、水素原子などの電子と再び相互作用するときです。それはそっとそれらをなだらかに動かすことができます、そしてこのシフトは他の状態ではなく電子のいくつかの状態に影響を与えます。そして、実際にはあなたがまったく同じ言うエネルギー特性を持っていると言う状態があります、それらはちょうど同じようなものです、しかしラムシフトのため、この波状の波状の電磁界のために、これらの状態の1つと相互作用し、他の状態とは実際には相互作用しませんあなたはそれらが完全に同じであると期待していても、それらの状態のエネルギーレベルを微妙に変更します。
もう1つの証拠は、フォトンフォトンの散乱であり、通常は2つのフォトン、phweeetが互いに飛んでいきます。それらは電気的に中性であるため、相互作用する理由はありませんが、光子は、電子/陽電子のペアにぐらつくことがあり、その電子/陽電子のペアは他の光子と相互作用することがあります。だから、時々彼らはお互いに跳ね返ります。ぐらつきが適切なタイミングで発生するのを待つ必要があるため、これは非常にまれですが、発生する可能性があります。
フレーザー：
では、ブラックホールとどのように相互作用するのでしょうか。
ポール：
これが問題の核心です。これらのすべての仮想粒子または波状の波状の電磁界は、ブラックホール、特にホーキング放射とどのように関係していますか？しかし、これをチェックしてください。ブラックホールが放射して質量を失う可能性があるというこのアイデアのホーキングス独自の定式化は、実際には仮想粒子とは何の関係もありません。または、仮想粒子ペアについて直接語っていません。実際、このプロセスの他の定式化やより現代的な概念では、仮想粒子ペアについて語っていません。
その代わり、彼らはフィールド自体について、そして特にブラックホールが存在する前にフィールドで何が起こっているか、ブラックホールが形成されるときにフィールドで何が起こっているか、そしてフィールドが形成された後に何が起こるかについて話します。そして、それは一種の質問をします：電磁界の真空の一時的な種類の沸騰の性質のような、これらのフィールドのこれらの波状に揺れるビットに何が起こりますか？そのブラックホールが形成されているときにそれはどうなりますか？
さて、何が起こっているのかというと、発生しているイベントの地平線の近くのブラックホールの近くで、波状の波状のビットの一部が引っかかるだけであり、彼らはそこで長い時間を費やし、最終的には脱出します。しばらく時間がかかりますが、激しい曲率、時空の激しい曲率のために逃げると、ブーストまたは昇格できます。そのため、一時的にぐらついているのではなく、フィールドでは、「本物の」粒子または「本物の」光子になるようにブーストされます。つまり、ブラックホール自体の形成と波状に揺れる背景フィールドとの相互作用のようなものであり、ブラックホールに完全には閉じ込められていないため、最終的にはそれが逃げてしまいます。
最終的にそれは脱出して実際の粒子に変わり、ブラックホールの事象の地平線近くの予想される粒子数など、何が起こるかを計算できます。答えは負の数です。つまり、ブラックホールは質量を失い、粒子を吐き出しています。
現在、この人気のある仮想パーティクルペアの概念が存在し、1つはイベントホライズンの内側に巻き込まれています。これはホーキング放射の数学に正確に関連付けられているわけではありませんが、厳密には間違っていません。電磁界内の波状の波動は、これらのペアの粒子と反粒子のペアに関連していて、常に存在し、存在しなくなっていることに注意してください。彼らは一種の手を取り合っています。つまり、フィールドでの波状の波動について話すことで、仮想粒子の生成についても話しています。そしてそれは正確には数学ではありませんが、あなたは十分に近く知っています。
フレーザー：
さて、そして最後に、ポール。視聴者の心をランダムに吹き飛ばしてください。驚くべき仮想粒子についての何か！
ポール：
よし。だからあなたは人々の心を曲げたいですか？大丈夫。これを最後に保存していました。あなただけのために、ジューシーな何か、フレーザー。
これを確認してください。これは、これらのバックグラウンド変動の存在と仮想粒子の存在について私たちが持っているもう1つの大きな証拠です。これは、カシミール効果またはカシミールフォースと呼ばれるものです。
2つのニュートラルメタルプレートを取ります。時空のすべてに浸透するこのフィールドはプレートの内側であり、プレートの外側です。プレートの内部では、特定のモードの波長しか持つことができません。トランペットの内部と同じように、音を出すのは特定のモードのみです。波長の端はプレートに接続する必要があります。これは、金属プレートが電磁場に対して行うことだからです。
プレートの外側には、任意の波長を設定できます。それは問題ではありません。
つまり、プレートの外側には、無限の数のモードの可能な波長があるということです。あらゆる種類の可能な変動、電磁界内の揺れ動揺がありますが、プレート内では、プレート内に収まる特定の波長のみです。
さて、外には無限の数のモードがあります。内部には、無限のモードがまだありますが、無限のモードの数はわずかに少なくなります。そして、外側の無限大を取り、内側の無限無限大を差し引いて、実際には有限数を取得することができ、最終的に得られるのは、プレートをまとめる圧力または力です。そして、これを実際に測定しました。これは本当のことです。そうです、私は冗談ではありません。無限からマイナスの別の無限を引いて、有限の数を得ることができます。それが可能だ。その一例がオイラーマスケローニ定数です。私はそれを調べてみろよ！
以上で、仮想粒子とは何か、それらがどのように検出されるのか、そしてブラックホールの蒸発にどのように寄与するのかを理解できたと思います。
まだの場合は、ここをクリックして彼のチャンネルにアクセスしてください。何十本もの動画が、同様に心を折る質問に答えています。実際、あなたの質問を送れば、彼はただビデオを作ってそれらに答えるだけかもしれません。
ポッドキャスト（オーディオ）：ダウンロード（期間：12:26 — 4.8MB）
購読：Appleポッドキャスト| Android | RSS
ポッドキャスト（ビデオ）：ダウンロード（期間：12:29 — 205.6MB）
購読：Appleポッドキャスト| Android | RSS
