Κβαντική εξομάλυνση σχετικιστικών ιδιομορφιών

Posted on 31/03/2017

0


Κβαντομηχανικά φαινόμενα εξαλείφουν μη-φυσικά χαρακτηριστικά του χωροχρόνου που προκύπτουν από την κλασική γενική σχετικότητα.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας παραμένει ο ακρογωνιαίος λίθος για την περιγραφή του σύμπαντος. Προβλέπει όμως ότι οι μαύρες τρύπες και άλλες ιδιομορφίες διαθέτουν χαρακτηριστικά τα οποία δείχνουν να είναι απαράδεκτα από φυσική άποψη. Ομάδα θεωρητικών φυσικών από Βραζιλία, Ιταλία και Χιλή δημοσίευσε μια εργασία [Quantum Backreaction on Three-Dimensional Black Holes and Naked Singularities] στην οποία υποστηρίζεται ότι όταν κβαντομηχανικά φαινόμενα περιλαμβάνονται στην περιγραφή αυτών των ιδιομορφιών (singularities), τότε ο χωροχρόνος εξομαλύνεται, αφαιρώντας μερικά από τα προβληματικά χαρακτηριστικά που προέρχονται μόνο από την γενική σχετικότητα.

Οι συγγραφείς, Marc Casals, Alessandro Fabbri, Cristián Martínez και Jorge Zanelli, επικεντρώνουν σε δυο ενδιαφέρουσες περιπτώσεις. Η πρώτη αναφέρεται σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα (οι περισσότερες μαύρες τρύπες αναμένεται να περιστρέφονται διότι προέρχονται από ιδιο-περιστρεφόμενα άστρα). Σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα αυτό το σύστημα έχει δυο επιφάνειες που περιβάλλουν την ιδιομορφία, έναν εξωτερικό ορίζοντα, και έναν εσωτερικό, τον ορίζοντα Cauchy, πέραν του οποίου δεν έχουμε κανένα τρόπο να προβλέψουμε για το τι θα συμβεί.

Η δεύτερη δυσκολία υπεισέρχεται εξαιτίας της «γυμνής ιδιομορφίας», περιοχές με άπειρη πυκνότητα μάζας, που σε αντίθεση με τις μαύρες τρύπες, δεν έχουν ορίζοντα γεγονότων. Και ο ορίζοντας Cauchy και οι γυμνές ιδιομορφίες είναι ανεπιθύμητες διότι οδηγούν σε απώλεια της προβλεψιμότητας: ένας παρατηρητής μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού ορίζοντα μιας μαύρης τρύπας ή κάποιος που παρατηρεί μια γυμνή ιδιομορφία, δεν μπορεί να προβλέψει το μέλλον του χωροχρόνου βασιζόμενος στις αρχικές του συνθήκες.

Οι Casals et al φτάνουν σε μια αναλυτική λύση των εξισώσεων του Einstein συμπεριλαμβάνοντας ένα κβαντικό πεδίο σε δυο χωρικές διαστάσεις, αν και ελπίζουν ότι θα πάρουν παρόμοια αποτελέσματα και με τρεις χωρικές διαστάσεις. Επιβεβαιώνουν ότι μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα θα χάσει τον Cauchy ορίζοντά της και ότι οι γυμνές ανωμαλίες θα περιβάλλονται από ορίζοντες γεγονότων. Με άλλα λόγια, θα μετατραπούν σε περισσότερο «αποδεκτές» μαύρες τρύπες.

πηγή: http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.118.131102