Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass extreme Objekte, sogenannte „Kugelblitze“ – Schwarze Löcher, die nur aus Licht bestehen – in unserem Universum unmöglich sind, was eine Herausforderung darstellt. Einsteins Allgemeine RelativitätstheorieDiese Entdeckung stellt kosmologische Modelle vor große Einschränkungen und zeigt, wie das geht Quantenmechanik Die Allgemeine Relativitätstheorie kann mit der Allgemeinen Theorie der Physik in Einklang gebracht werden, um komplexe wissenschaftliche Fragen zu beantworten.
Schwarze Löcher – massive Objekte mit einer so starken Schwerkraft, dass sich nicht einmal Licht ihrem Griff entziehen kann – gehören zu den interessantesten und seltsamsten Objekten im Universum. Sie entstehen normalerweise durch den Kollaps massereicher Sterne am Ende ihres Lebenszyklus, wenn der Druck, der durch thermonukleare Reaktionen in ihren Kernen entsteht, der Schwerkraft nicht entgegenwirken kann. Schwere.
Allerdings gibt es auch exotischere Hypothesen zur Entstehung von Schwarzen Löchern. Eine dieser Theorien betrifft den Ursprung von „Kugelblitz“, einem deutschen Wort, das „Kugelblitz“ bedeutet. (Der Plural ist „kugelblitz“).
„Kogelblitz ist ein hypothetisches Schwarzes Loch, das nicht durch den Zusammenbruch ‚gewöhnlicher Materie‘ (deren Hauptbestandteile Protonen, Neutronen und Elektronen sind), sondern durch die Konzentration riesiger Mengen elektromagnetischer Strahlung wie Licht entsteht“, sagte a Co-Autor der Studie. José Polo GomezDer Physiker der University of Waterloo und des Perimeter Institute for Theoretical Physics in Kanada teilte WordsSideKick.com per E-Mail mit:
„Obwohl Licht keine Masse hat, trägt es Energie“, sagte Polo Gomez und fügte hinzu, dass Energie gemäß Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie für die Entstehung von Krümmungen in der Raumzeit verantwortlich ist, die zu einer Anziehungskraft durch Gravitation führen. „Aus diesem Grund ist es prinzipiell möglich, dass Licht schwarze Löcher bildet – wenn wir genug davon in ein ausreichend kleines Volumen bündeln“, fügte er hinzu.
Verwandt: Eine Änderung der Schrödingers Katzengleichung könnte Einsteins Relativitätstheorie und Quantenmechanik vereinheitlichen, heißt es in einer Studie
Diese Prinzipien gelten auch unter der klassischen allgemeinen Relativitätstheorie, die Quantenphänomene nicht berücksichtigt. Um den möglichen Einfluss von Quanteneffekten auf die Kugelblitz-Bildung zu untersuchen, untersuchten Polo-Gomez und seine Kollegen die Wirkung des Schwinger-Effekts.
„Wenn unglaublich intensive elektromagnetische Energie vorhanden ist – zum Beispiel aufgrund enormer Lichtkonzentrationen – wird ein Teil dieser Energie in Materie in Form von Elektron-Positron-Paaren umgewandelt“, sagt der Hauptautor der Studie. Alvaro Alvarez Dominguez „Dies ist ein Quanteneffekt namens Schwinger-Effekt. Er wird auch Vakuumpolarisation genannt“, sagte ein Forscher am Institut für Teilchenphysik und Universum (IPARCOS) der Complutense-Universität Madrid per E-Mail gegenüber WordsSideKick.com.
Einschließlich Stadydie zur Veröffentlichung in der Zeitschrift angenommen wurde Materialbewertungsschreiben Diese Studie wurde jedoch noch nicht veröffentlicht. Das Team berechnete die Geschwindigkeit, mit der in einem elektromagnetischen Feld erzeugte Elektron-Positron-Paare Energie verbrauchen. Wenn diese Rate die Erneuerungsrate der elektromagnetischen Feldenergie in einem bestimmten Gebiet übersteigt, bildet sich kein Kugelblitz.
Das Team stellte fest, dass reines Licht selbst unter extremsten Bedingungen nicht die Energieschwelle erreichen kann, die zur Bildung eines Schwarzen Lochs erforderlich ist.
„Wir haben bewiesen, dass es unmöglich ist, durch Konzentration von Licht Kuggelblitze zu bilden, weder künstlich im Labor noch in natürlich vorkommenden astrophysikalischen Szenarien“, sagte einer der Autoren der Studie. Louis J. Mein NachbarWie ein IPARCOS-Forscher gegenüber Live Science sagte: „Selbst wenn wir beispielsweise die intensivsten Methoden anwenden, Laser Auf der Erde wären wir 50 Größenordnungen von der Dichte entfernt, die zur Erzeugung von Kugelblitz erforderlich ist.
Diese Entdeckung hat tiefgreifende theoretische Implikationen, da sie zuvor untersuchte astrophysikalische und kosmologische Modelle, die die Existenz von Kugelblitzie postulieren, erheblich einschränkt. Es macht auch alle Hoffnungen zunichte, Schwarze Löcher experimentell in Laborumgebungen zu untersuchen, indem sie durch elektromagnetische Strahlung erzeugt werden.
Das positive Ergebnis der Studie zeigt jedoch, dass Quanteneffekte effizient in schwerkraftbezogene Probleme einbezogen werden können und so klare Antworten auf tatsächliche wissenschaftliche Fragestellungen liefern.
„Aus theoretischer Sicht zeigt diese Arbeit, wie Quanteneffekte eine wichtige Rolle beim Verständnis der Mechanismen der Entstehung und Erscheinung astrophysikalischer Objekte spielen können“, sagte Polo Gomez.
Basierend auf ihren Ergebnissen planen die Forscher, den Einfluss von Quanteneffekten auf verschiedene Gravitationsphänomene weiter zu untersuchen, was sowohl praktische als auch grundlegende Bedeutung hat.
„Einige von uns sagten, sie seien sehr daran interessiert, die Gravitationseigenschaften von Quantenmaterie weiter zu untersuchen, insbesondere in Szenarien, in denen Quantenmaterie klassische Energiebedingungen verletzt.“ Eduardo Martin Martinez„Im Prinzip könnte diese Art von Quantenmaterie seltsame Raumzeiten entstehen lassen, die zu Effekten wie abstoßender Schwerkraft führen oder seltsame Lösungen hervorbringen.“ Wie ein Alcubierre-Warpantrieb „Oder durchquerbare Wurmlöcher.“
