|
Неравенство Пенроуза модифицировали для черных дыр
|
|
|
|
Физики модифицировали неравенство Пенроуза в антидеситторовском трехмерном пространстве и проверили его на вращающихся и неподвижных квантовых черных дырах. В результате ученые выдвинули гипотезу о существовании квантовой космической цензуры в рамках полуклассической гравитации. Своими выводами исследователи поделились в Physical Review Letters.
|
|
|
|
Черные дыры в современной физике — ключевые объекты, которые помогли ученым понять, как соотносятся между собой геометрия и материя: например, неравенство Пенроуза (и его частный случай — неравенство Римана — Пенроуза) связало минимальную массу тела и площадь охватывающей его черной дыры. При этом оказалось, что любое нарушение неравенства Пенроуза подразумевает нарушение слабой космической цензуры в классической формулировке и не позволяет ученым рассматривать квантовые объекты сингулярности.
|
|
|
|
Однако если учесть тепловую природу черных дыр, энтропия которых пропорциональна площади горизонта событий, неравенство Пенроуза можно интерпретировать как ограничение на энтропию — получается квантовое неравенство Пенроуза, которое устанавливает соответствие между квантовой материей и классической гравитацией. Численная оценка этого неравенства требует от физиков решения полуклассических уравнений Эйнштейна, что на сегодняшний день стало открытой проблемой для размерностей пространства больше двух.
|
|
|
|
|
|
|
Антония Фрассино (Antonia Frassino) из Университета Алькала и ее коллеги из Великобритании, Испании и Италии проверили квантовое неравенство Пенроуза, обойдя ограничения на размерность пространства при решении уравнений Эйнштейна. Для этого ученые рассмотрели его модификацию в антидеситтеровском пространстве в предположениях конформной теории поля и проверили полученное неравенство на квантовых черных дырах BTZ, которые выбрали неслучайно: геометрию и термодинамику этих объектов физики легко нашли аналитически.
|
|
|
|
В первую очередь исследователи убедились, что для разработанной модели выполняется первый закон термодинамики, а после более подробного анализа квантового неравенства Пенроуза ученые сделали вывод, что достижение точного равенства означает следующее: квантовые эффекты могут создавать черные дыры с массами, запрещенными классической физикой, что по мнению теоретиков, стало первым признаком существования так называемой квантовой космической цензуры. При этом случаи потенциального нарушения неравенства локализовались для случаев термодинамически неустойчивых черных дыр.
|
|
|
|
Авторы работы отметили, что в дальнейшем их модель необходимо проверить на антидеситторовских пространствах более высоких размерностей и использовать другие разновидности квантовых черных дыр, чтобы выявить новые особенности полуклассической гравитации.
|
|
|
|
Источник
|
