Frage:
Neutrinos gehen durch das Schwarze Loch
Árpád Szendrei
2018-06-28 22:58:46 UTC
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Ich habe Folgendes gelesen:

https://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino

Die schwache Kraft hat eine sehr kurze Reichweite, die Schwerkraft ist auf subatomarer Ebene extrem schwach und Neutrinos nehmen als Leptonen nicht an der starken Wechselwirkung teil. Somit passieren Neutrinos typischerweise ungehindert und unentdeckt normale Materie

Jetzt wissen wir, dass aus Schwarzen Löchern auch Licht nicht entweichen kann.

Und Neutrinos sollten eine Ruhemasse haben. Neutrinos werden jedoch auf der subatomaren Skala nicht von der Schwerkraft beeinflusst, da die Schwerkraft auf dieser Skala sehr schwach ist und Neutrinos sehr schwach interagieren.

Der einzige Grund, warum selbst Licht einem Schwarzen Loch nicht entkommen kann, ist die Schwerkraft (Spannungsenergie), die die Raumzeit verbiegt. Da Neutrinos auf subatomarer Ebene nicht davon betroffen sind, sollten Neutrinos durch ein Schwarzes Loch gehen.

Frage:

  1. Gehen Neutrinos wie durch normale Materie durch Schwarze Löcher? Gab es ein Experiment, um zu messen, ob wir Neutrinos nachweisen können, die durch Schwarze Löcher gingen?
  2. ol>
Wie können Neutrinos nicht durch die Raumzeit "beeinflusst" werden, wenn die Raumzeit dort ist, wo und wann sie existieren?
Die Schwerkraft ist im subatomaren Maßstab ** im Vergleich zum Elektromagnetismus ** schwach.Es ist für Neutrinos immer noch genauso stark wie für alles andere.
Dies ist ein bisschen wie die Frage, ob eine Kugel, die direkt in ein bodenloses Loch gerichtet ist, jemals auf der anderen Seite herauskommt.Es gibt keine andere Seite.
Die Wikipedia-Aussage ist eine Vereinfachung, die für "normale" Situationen gilt, d. H. Für solche auf der Erde.Die Schwerkraft ist an den meisten Stellen im Universum schwach, aber nicht in einem Schwarzen Loch, unabhängig davon, ob Sie eine subatomare Skala betrachten oder nicht.Schwarze Löcher interagieren also stark mit Neutrinos.
Vier antworten:
enumaris
2018-06-28 23:12:00 UTC
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Nein, Sie haben ein falsches Verständnis der Wikipedia-Aussage.Wikipedia sagt nur "Die Schwerkraft ist extrem schwach" auf einer subatomaren Skala.Es heißt nicht "Neutrinos sind nicht von der Schwerkraft betroffen".

Sie können nicht durch ein Schwarzes Loch gehen, so wie Licht nicht durch ein Schwarzes Loch gehen kann.Photonen sind noch leichter (keine Masse ist so leicht wie möglich!) Als Neutrinos, und Photonen befinden sich sicherlich auf "subatomaren Skalen" (sie sind fundamentale Teilchen!). Wenn Photonen also nicht aus Schwarzen Löchern entweichen können, können Neutrinos dies auch nicht.(Tatsächlich kann nichts - deshalb sind es schwarze Löcher.)

Um genau zu sein: Schwarze Löcher können das Quantentunneln nicht verhindern, sodass selbst die größten Löcher Teilchen und Licht entweichen lassen.Es ist äußerst selten, aber immer noch möglich.Siehe auch Hawking-Strahlung.
Die doppelte Bedeutung von 'Licht', wenn ich mich auf Photonen beziehe, hat mich für ein paar Sekunden wirklich verwirrt ...
@bendl Photonen sind leicht, das weiß jeder;)
Mike
2018-06-28 23:10:47 UTC
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Neutrinos werden auf subatomarer Ebene nicht von der Schwerkraft beeinflusst

Woher kommt diese Idee? Es ist kein Teil der Mainstream-Physik.

Eine der Hauptideen hinter der allgemeinen Relativitätstheorie ist, dass die Schwerkraft nicht nur eine andere Kraft ist, die sie in der Arena der Physik bekämpft. Es ist die Arena. Das heißt, die Schwerkraft ist wirklich nur die Geometrie der Raumzeit, und alles (einschließlich eines Neutrino-Feldes) in der Raumzeit erfährt diese Geometrie.

Nein, die Standardphysik sagt nicht voraus, dass Neutrinos einem Schwarzen Loch entkommen können. Stattdessen sagt die Standardphysik voraus, dass alles , das in den Horizont eines Schwarzen Lochs eintritt, den Horizont nicht verlassen kann, einschließlich Neutrinos. Niemand hat ein Experiment durchgeführt, das diese Theorie testen kann, weil wir keine sehr guten Neutrino-Teleskope oder keinen sehr guten Zugang zu Schwarzen Löchern haben. Und es ist möglich, dass die Standardphysik falsch ist. Aber das ist alles, was wir jetzt sagen können.


EDIT: In den Kommentaren unten weist das OP auf die zugrunde liegende Verwirrung hin, die zu dieser Frage geführt hat, nämlich der Rolle der Gravitonen in der Schwarzlochphysik. Erstens sind Gravitonen (wie @ wahrscheinlich_someone hervorhebt) nicht wirklich ein Teil der Mainstream-Physik. Insbesondere wissen wir nicht, wie man eine vollständige Arbeitstheorie der Schwerkraft unter Verwendung der Quantenfeldtheorie formuliert. Wir können die linearisierte Schwerkraft quantisieren, was der Hauptgrund ist, warum sich jemand wirklich die Mühe macht, über Gravitonen zu sprechen, aber das erstreckt sich nicht auf nichtlineare Gravitationssysteme. Und das ist der entscheidende Punkt: Schwarze Löcher sind sehr nichtlinear (es sei denn, Sie sind sehr weit weg).

Eine Folge davon ist, dass Sie ein Schwarzes Loch nicht als Partikel modellieren können, das über den Austausch von Gravitonen mit anderen Partikeln interagiert.So funktioniert unsere derzeitige Theorie der Physik einfach nicht.Es gibt eine verwandte Frage mit einer sehr schönen Antwort hier, in der Jerry Schirmer darauf hinweist, dass das Graviton eine Anregung des Gravitationsfeldes ist und nicht das Feld selbst - aber es ist dasFeld, das ein Schwarzes Loch macht, nicht seine Anregungen.Vielleicht möchten Sie sich auf die Quantenfeldtheorie in gekrümmter Raumzeit berufen, aber selbst dann nehmen Sie im Grunde genommen eine Hintergrundkrümmung zur Raumzeit an.Und es ist diese Hintergrundkrümmung, die die Bewegung des Neutrinos beeinflusst und es im Horizont einfängt.

Dankeschön.Ich bin verwirrt, ob Gravitonen die Raumzeit biegen oder wenn nicht, was machen Gravitonen dann?Wenn die Schwerkraft nur die Biegung der Raumzeit ist und nicht wie eine EM-Wechselwirkung, bei der Photonen vermitteln, warum brauchen wir dann etwas, um zu vermitteln?Oder vermitteln Gravitonen die Biegung?
@ ÁrpádSzendrei Gravitonen sind auch noch nicht wirklich Teil der Mainstream-Physik.
@Arpad Sie können dieselbe Frage zu Gravitationswellen stellen.Sie sind heutzutage Mainstream.
@ ÁrpádSzendrei Ich habe meine Antwort aktualisiert, um einige Details hier einzutragen.Das Ergebnis ist, dass Sie sich nicht auf die Idee der Gravitonen verlassen sollten, insbesondere wenn es sich um Schwarze Löcher handelt.
@Mike, danke.Ich verstehe, dass Gravitonen nur hypothetisch sind, aber ich würde gerne wissen, ob Gravitonen in der Theorie die Biegung der Raumzeit vermitteln oder vermitteln sie etwas anderes?
Es ist nicht nur so, dass sie hypothetisch sind.Selbst in unserer aktuellen Theorie können sie Schwarze Löcher nicht erklären.Ich möchte noch einmal betonen, dass es sich um Anregungen des Feldes handelt, aber das Feld ist mehr als nur Anregungen.Wir können also erwarten, dass Gravitonen * Wechselwirkungen * mit dem Feld vermitteln und somit einen gewissen Einfluss auf die Biegung der Raumzeit haben, aber die Biegung der Raumzeit würde nicht allein durch diese Anregungen erklärt.
Die Existenz von Gravitonen würde bedeuten, dass dann Einsteins Äquivalenzprinzip falsch war, weil Sie dann den Unterschied zwischen einem Objekt, das von Gravitonen gedrückt wird, und einem Objekt, das ein "wahrer" Trägheitsrahmen ist, erkennen können.
@ChrisBecke Erstens wissen wir, dass GR selbst in dem Sinne "falsch" ist, dass es einige Änderungen geben muss, damit es mit QM übereinstimmt, und daher sollte es nicht überraschen, dass sich auch das Äquivalenzprinzip ändern muss.Zweitens hängt es wirklich davon ab, wie Sie das Äquivalenzprinzip formulieren.Wenn Sie es als die übliche populärwissenschaftliche Version von jemandem in einem geschlossenen Aufzug betrachten, der "nicht in der Lage" ist, zwischen Gravitonen-induzierter oder Photonen-induzierter Beschleunigung zu unterscheiden, dann sicher - es wird wahrscheinlich falsch sein.Wenn Sie es als Gleichheit von Gravitationsmasse und Trägheitsmasse betrachten, gibt es keinen inhärenten Konflikt.
Ich genieße die Vortragsvideos von Leonard Susskind, die auf YouTube gepostet wurden.Meine Erkenntnis aus ihnen, wahrscheinlich in vielerlei Hinsicht grotesk falsch, ist, dass es eine gewisse Beziehung zwischen Quantenverschränkung und gekrümmter Raumzeit gibt, indem die Verschränkung des Raums ihn buchstäblich zusammennäht und wie viel davon es gibt.Dies bedeutet, dass die gekrümmte Raumzeit von GR über QM eine wörtliche Beschreibung der Raumteilchen sein kann, durch die sie sich bewegen müssen, und kein mathematischer Trick, der nur ein statistisches Ergebnis einer Art Kraftteilchenwechselwirkung beschreibt.
Was mir tatsächlich als eine sehr elegante Art erscheint, Gravitations- und Trägheitsmasse möglicherweise buchstäblich dasselbe zu machen.Oder erklären Sie zumindest, warum sie normalerweise so wertvoll sind, und geben Sie uns einen Mechanismus, um sie zu entfernen.
The_Sympathizer
2018-06-29 11:21:01 UTC
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Das Schwarze Loch wird die Neutrinos zum Mittagessen verschlingen und denken "Mmm, was für ein leckerer kleiner Snack!" :)

Ernsthaft. Neutrinos sind nur winzige Teile massiver Materie, und daher werden sie vom Loch auf die gleiche Weise verbraucht wie jede andere Materie. Die Nicht-Interaktivität von Neutrinos besteht darin, dass sie nicht mit der elektromagnetischen und starken Kraft interagieren, wodurch der größte Teil der Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie entfernt wird, da diese beiden Kräfte sehr stark sind und somit den größten Teil dessen ausmachen macht gewöhnliche Materie hochgradig interaktiv, während die beiden anderen Kräfte, mit denen Neutrinos interagieren interagieren - das heißt, die schwache Kraft und die Schwerkraft - viel schwächer sind. Somit machen die ersten beiden Kräfte den größten Teil der Interaktivität gewöhnlicher Materie aus, und Teilchen, die sie ignorieren, haben eine stark verringerte Interaktivität. Aber unter extremen Bedingungen können diese "schwachen" Wechselwirkungen viel viel stärker werden, und das Schwarze Loch ist ein Beispiel für einen extremen Zustand.

JiK
2018-06-29 13:49:38 UTC
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Wenn die Schwerkraft auf der subatomaren Skala schwach ist, bedeutet dies, dass auf der subatomaren Skala der Gravitationseffekt zwischen zwei Partikeln im Vergleich zu anderen Effekten schwach ist.Wenn es um die Schwerkraft geht, sind Schwarze Löcher so ziemlich das Gegenteil von "subatomarer Skala" und "schwach".Ein System mit einem Schwarzen Loch und einem Neutrino ist also nicht mehr subatomar.

Es ist auch wahr, dass "normale" Gravitäten wie die auf der Erde effektiv schwach sind, weil A) subatomare Teilchen viel näher beieinander liegen.Deshalb werden Elektronenorbitale in stationären Kristallen auf der Erde durch die Schwerkraft der Erde nicht merklich verzerrt.und B) Viele bewegen sich so viel schneller als wir es gewohnt sind.Neutrinos sind beim "Gravitationslinsen" kaum von der Schwerkraft betroffen und umkreisen weder die Erde noch irgendetwas anderes, weil ihre Geschwindigkeiten zu hoch sind.Schwarze Löcher haben gerade genug Schwerkraft, dass die "Gravitationslinse" tatsächlich Umlaufbahnen verursachen oder das Entweichen von Dingen verhindern kann.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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