Элементарные черные дыры (максимоны) .
Виртуальные черные дыры и пенная структура пространства-времени.
Вопрос об устойчивости максимонов относительно квантового распада один из основных для гипотезы об их существовании.
Температура классической черной дыры формально обращается в нуль, если ее параметры электрический и магнитный заряды и угловой момент связаны с массой черной дыры соотношением(Модификации уравнений Эйнштейна — Максвелла), из—за квантового эффекта поляризации вакуума может привести к изменению условия обращения в нуль температуры черной дыры. Нельзя исключить также возможность, что при учете этих эффектов обратится в нуль температура и для нейтрального максимона. К сожалению, это еще не решает вопроса об устойчивости черной дыры относительно квантовых процессов.
Дело в том,что максимоны (если они существуют) обладают минимально допустимой для черных дыр массой и потеря ими сколь угодно малой массы приволитк их полному развалу.
При таком процессе естественно ожидать появления
квантов с характерной энергией, для которых длина волны сравнима с их гравитационным радиусом. При этих условиях
приближение, основанное на малости влияния рожденных частиц на метрику, по-видимому, несправедливо.
В целом ответ на вопрос о существовании и устойчивости максимонов
связан с поведением физических взаимодействий при энергиях, сравнимых с планковскими, и поэтому следует ожидать окончательного решения этого вопроса лишь после построения теории квантовой гравитации. Возможно,он найдет свое естественное решение в рамках единой теории всех взаимодействий (основанной, например, на одном из вариантов теории супергравитации или теории струн)
Если элементарные черные дыры существуют в природе, то они обладаютрядом удивительных свойств.
Их характеризует крайне малое сечение взаимодействия — порядка 10^66см2. При падении максимона в поле тяготения Земли он приобретает энергию порядка 10^20 эВ. Однако, поскольку скорость его движения невелика, то, по-видимому,наблюдать максимоны по их ионизирующей способности невозможно, даже если они заряжены и их взаимодействие с веществом достаточно сильное.
Максимоны трудно удерживать и накапливать в обычном веществе на
поверхности Земли, поскольку на длине межмолекулярного расстояния
обычного вещества гравитационное поле Земли
сообщает им энергию10^20 эВ, что значительно больше энергии взаимодействия молекул.
Малость сечения взаимодействия нейтральных максимонов с веществом приводит к тому, что значительная (или даже основная) часть материи во Вселенной в настоящее время могла бы состоять из максимонов, не приводя к противоречию с наблюдениями.
В частности, максимоны могли бы играть роль темной материи, Существование которой признается в настоящее время в космологии.
По-видимому, наиболее перспективным методом поиска максимонов
следует считать метод, основанный на регистрации продуктов их распада.
((Имеется возможность получить сильные ограничения на допустимую среднюю плотность максимонов во Вселенной с помощью соображений.
аналогичных тем, которые используются при выводе ограничения на число монополей и других массивных частиц))
Если допустить существование связанной системы многих максимонов
или малого их числа например, пары то при эволюции таких систем возможно слияние пары
максимонов в один с выделением энергии порядка 10^2* эВ. Такого типа
процессы могли бы, по—видимому, регистрироваться в экспериментах типа ДЮМАНД
Стабильные максимоны являются максимально тяжелыми фундамен
тальными частицами. Если связать с размером
частицы ее комптоновскую длину волны то для частиц этот размер оказывается меньшим, чем ее гравитационный радиус. Имеется и другая причина, по которой элементарные черныедыры, даже если они нестабильны, важны для теории элементарных частиц.
Дело в том, что при проведении расчетов в современной квантовой теории и, в частности, при вычислении собственной энергии частиц обычно учитывают вклад промежуточных состояний
с произвольно большой энергией, что при водит к появлению известных расходимостей. Учет гравитационного
взаимодействия соответствующих виртуальных частиц и возможности
появления виртуальных (короткоживущих) черных дыр в проме-
жуточном состоянии может привести к устранению этих расходимостей.
Виртуальные черные дыры могут возникать и в вакууме в результате
квантовых флуктуаций. Квантовые флуктуации гравитационного поля тем
больше, чем меньше масштабы длин. На расстояниях порядка планковских флуктуации метрики сравнимы с самой метрикой.
Подобные флуктуации означают возможность сильных отклонений от плоской геометрии и евклидовой топологии. Иными словами, иэ—за непрерывного рождения и уничтожения виртуальных черных дыр пространство-время в малых масштабах напоминает мыльную пену.
Представление о пенной структуре пространства—времени, сформулиро-
ванное в 50-х годах Уилером, получило развитие в работах Хокинга и его группы .Среди интересных приложений этих идей отметим: 1) возможное нарушение квантовой когерентности и превращение
чистого состояния в смешанное из—за взаимодействия квантованного поля с флуктуациями гравитационного и 2) не сохранение барионного и лептонного зарядов в процессе взаимодействия элементарных частиц с виртуальными черными дырами(с пространственно—временной "пеной"). И хотя ожидаемое время жизни протона относительно этого процесса на много порядков превосходит предсказываемое в рамках теорий Великого объединения, сама возможность подобных процессов может иметь фундаментальное значение, особенно при обсуждении вопроса о происхождении Вселенной.
yaplakal.com