Agujero negro virtual

Agujeros negros que surgen de fluctuaciones cuánticas del espacio-tiempo

En la gravedad cuántica , un agujero negro virtual ^[1] es un microagujero negro hipotético que existe temporalmente como resultado de una fluctuación cuántica del espacio-tiempo . ^[2] Es un ejemplo de espuma cuántica y es el análogo gravitacional de los pares virtuales electrón - positrón que se encuentran en la electrodinámica cuántica . Los argumentos teóricos sugieren que los agujeros negros virtuales deberían tener una masa del orden de la masa de Planck , un tiempo de vida cercano al tiempo de Planck y presentarse con una densidad numérica de aproximadamente uno por volumen de Planck . ^[3]

La aparición de agujeros negros virtuales en la escala de Planck es una consecuencia de la relación de incertidumbre ^[4]

${\displaystyle \Delta R_{\mu }\Delta x_{\mu }\geq \ell _{P}^{2}={\frac {\hbar G}{c^{3}}}}$

donde es el radio de curvatura del dominio pequeño del espacio-tiempo, es la coordenada del dominio pequeño, es la longitud de Planck , es la constante de Planck reducida , es la constante de gravitación newtoniana y es la velocidad de la luz . Estas relaciones de incertidumbre son otra forma del principio de incertidumbre de Heisenberg en la escala de Planck . ${\displaystyle R_{\mu }}$ ${\displaystyle x_{\mu }}$ ${\displaystyle \ell _{P}}$ ${\displaystyle \hbar }$ ${\displaystyle G}$ ${\displaystyle c}$

Si existen agujeros negros virtuales, proporcionan un mecanismo para la desintegración de protones . ^[8] Esto se debe a que cuando la masa de un agujero negro aumenta a través de la masa que cae en el agujero, y se teoriza que disminuye cuando se emite radiación de Hawking desde el agujero, las partículas elementales emitidas, en general, no son las mismas que las que cayeron. Por lo tanto, si dos de los quarks constituyentes de un protón caen en un agujero negro virtual, es posible que emerjan un antiquark y un leptón , violando así la conservación del número bariónico . ^{[3] [9]}

La existencia de agujeros negros virtuales agrava la paradoja de pérdida de información de los agujeros negros , ya que cualquier proceso físico puede verse potencialmente alterado por la interacción con un agujero negro virtual. ^[10]

Véase también

• Espuma cuántica
• Partícula virtual
• Tunelización cuántica

Referencias

1. 't Hooft, Gerard (octubre de 2018). "Agujeros negros virtuales y estructura espacio-temporal". Fundamentos de la física . 48 (10): 1134–1149. Bibcode :2018FoPh...48.1134T. doi : 10.1007/s10701-017-0133-0 . ISSN  0015-9018. S2CID  189842716.
2. Hawking, SW (marzo de 1996). "Agujeros negros virtuales". Physical Review D . 53 (6): 3099–3107. arXiv : hep-th/9510029 . Código Bibliográfico :1996PhRvD..53.3099H. doi :10.1103/PhysRevD.53.3099. ISSN  0556-2821. PMID  10020307.
3. Adams, Fred C.; Kane, Gordon L.; Mbonye, ​​Manasse; Perry, Malcolm J. (mayo de 2001). "Decaimiento de protones, agujeros negros y grandes dimensiones extra". Revista Internacional de Física Moderna A . 16 (13): 2399–2410. arXiv : hep-ph/0009154 . Código Bibliográfico :2001IJMPA..16.2399A. doi :10.1142/S0217751X0100369X. ISSN  0217-751X.
4. Klimets, AP (noviembre de 2023). "Gravedad cuántica" (PDF) . Investigación actual en estadística y matemáticas . 2 (1): 141–155.
5. Dirac 1975, pág. 9
6. Dirac 1975, pág. 37
7. Klimets, Alexander (2017). "Sobre el papel fundamental de la forma sin masa de la materia en la física. Gravedad cuántica" (PDF) . Fizika B (9): 23–42.
8. Bambi, Cosimo; Freese, Katherine (2008). "Implicaciones peligrosas de una longitud mínima en la gravedad cuántica". Gravedad clásica y cuántica . 25 (19): 195013. arXiv : 0803.0749 . Bibcode :2008CQGra..25s5013B. doi :10.1088/0264-9381/25/19/195013. hdl :2027.42/64158. ISSN  0264-9381. S2CID  2040645.
9. Al-Modlej, Abeer; Alsaleh, Salwa; Alshal, Hassan; Ali, Ahmed Farag (2019). "Decaimiento de protones y la estructura cuántica del espacio-tiempo". Revista Canadiense de Física . 97 (12): 1317–1322. arXiv : 1903.02940 . Código Bibliográfico :2019CaJPh..97.1317A. doi :10.1139/cjp-2018-0423. hdl :1807/96892. ISSN  0008-4204. S2CID  119507878.
10. Giddings, Steven B. (1995). "La paradoja de la información del agujero negro". arXiv : hep-th/9508151 .

Lectura adicional

Dirac, PAM (1975). Teoría general de la relatividad. Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-471-21575-2.