Bisakah saya membuat lubang hitam dengan satu atau dua atom?

Jadi saya menonton sesuatu yang mengatakan

jika kita memadatkan Bumi menjadi seukuran kacang tanah: kita akan mendapatkan lubang hitam;

jika kita mengompresi Mount Everest menjadi beberapa nano-meter; kita akan mendapatkan lubang hitam.

Bisakah saya membuat lubang hitam dengan satu atau dua atom? Jika ya, apakah itu akan menjadi lebih besar dan berubah menjadi lubang hitam berukuran normal?

black-hole Bradley
sumber

Pertanyaan serupa di sini: astronomi.stackexchange.com/questions/12466/... Pada massa beberapa atom Anda mengalami masalah gravitasi kuantum, yang tidak terpecahkan.

userLTK

Ini adalah pertanyaan yang tidak berarti dan buruk. Dinamika atom dijelaskan oleh mekanika kuantum, sedangkan lubang hitam adalah prediksi teori klasik (non-kuantum).

Walter

@Walter Fakta bahwa kita belum mengembangkan teori yang diperlukan untuk menjawab pertanyaan tidak membuat pertanyaan itu "tidak berarti" atau "miskin". Memang, setiap kemajuan yang pernah dibuat dalam teori telah dibuat karena seseorang mengajukan pertanyaan yang tidak mampu dijawab oleh teori saat ini.

David Richerby

@ DavidRicherby Saya tidak setuju dengan hormat. Jawaban yang benar untuk pertanyaan ini (selain "Ya dan Tidak" :-)) adalah bahwa itu bukan pertanyaan yang terbentuk dengan baik.

Carl Witthoft

@CarlWitthoft Mengatakan bahwa itu bukan pertanyaan yang baik-baik saja. Keberatan saya adalah mengatakan bahwa itu tidak ada artinya dan miskin hanya karena kita tidak memiliki teori gravitasi kuantum.

David Richerby

Jawaban:

Ada dua jawaban: ya dan tidak.

$\frac{2GM}{c^2}$ $6.7\times10^{-11}$ $\mathrm{m/s}$ $2\times10^{-26}\mathrm{kg}$

\frac{2 \times (6.7 \times 10^{- 11}) \times (2 \times 10^{- 26})}{300000 000^{2}} \approx 3 \times 10^{- 53} m e t r e s

$\frac{2\times (6.7\times10^{-11})\times (2\times10^{-26})}{300 000 000^2}\approx 3\times10^{-53}\ \mathrm{metres}$

Jadi jawaban yang sebenarnya adalah tidak karena tidak ada cara yang layak untuk mengompres atom ke ukuran ini. Yang penting di sini adalah kenyataan bahwa ukuran ini sangat kecil sehingga benda-benda kecil ini tidak berperilaku seperti bola kecil tetapi sebagai benda mekanis kuantum. Tetapi lubang hitam adalah objek gravitasi yang dimodelkan oleh Relativitas Umum, dan Relativitas dan mekanika kuantum tidak bekerja bersama dengan baik. Dengan kata lain, kami tidak memiliki model ilmiah untuk menggambarkan bagaimana sebuah lubang hitam massa atom akan berperilaku.

Stephen Hawking telah menunjukkan bahwa lubang hitam kecil tidak stabil, sehingga lubang hitam massa atom akan sangat tidak stabil, menguap dalam waktu yang sangat singkat.

James K
sumber

Bukankah ada sedikit properti transitif yang berlaku di sini? Dalam lubang hitam "normal", bukankah semuanya begitu terkompresi sehingga atom-atomnya pun mencapai jari-jari Schwarzschild?

David berkata Reinstate Monica

Bukankah Stephen Hawking sebenarnya mengusulkan suatu mekanisme di mana lubang hitam kecil tidak akan stabil dan menguap? Orang dapat membuktikan bahwa mekanisme ini konsisten dengan teori, tetapi itu tidak membuktikan bahwa itu benar-benar terjadi.

David Richerby

@ DavidRicherby Ya, dan Einstein telah mengusulkan suatu mekanisme di mana massa saling tertarik. Itu semua teori. Tidak ada yang secara langsung mengamati lubang hitam. Tetapi lubang hitam dan radiasi Hawking umumnya diterima.

James K

10^{- 18}

$10^{-18}$

Saya pikir jawabannya adalah Tidak .

Jika kita mencoba dan mengompres atom-atom ini, kita berakhir (akhirnya) dengan nukleus yang cukup dekat untuk dipaksa melebur. Fusion berarti kita telah membentuk satu inti.

Tahap ini tidak bisa dihindari.

Jadi pertanyaan kedua atom Anda sekarang berkurang menjadi apakah satu inti dapat membentuk lubang hitam? .

Nukleus adalah sejenis campuran quark-gluon yang kompleks dan jika kita kompres lebih banyak kita berakhir dengan versi yang sangat padat dari apa yang pada dasarnya kita tidak punya fisika untuk dimodelkan dengan baik.

Sangat tidak mungkin relativitas umum konvensional dapat diterapkan pada sesuatu yang akan sangat kecil itu sebenarnya lebih kecil daripada yang kita pikir kita dapat menerapkan teori kuantum. Dan kepadatan energi yang terlibat pada titik itu akan sangat tinggi. Teori kita saat ini tidak masuk akal lagi. Kita memerlukan teori gravitasi quantum untuk melakukan ini dan kita tidak memiliki teori yang cukup baik. Bahkan kita bahkan tidak yakin teori gravitasi kuantum akan memungkinkan kita untuk pergi ke skala energi yang begitu kecil - bahkan yang tidak diketahui.

Jadi kita berada di perairan yang belum dipetakan.

Jadi mengapa "tidak"?

Nah, untuk memaksa kompresi nukleus seperti itu, kita harus menerapkan energi pada wilayah ruang yang sangat kecil - lebih kecil daripada yang kita pikir mungkin dilakukan, karena konsekuensi dari prinsip ketidakpastian. Sederhananya, di luar beberapa titik kita tidak akan bisa secara bersamaan mengatakan di mana inti dan seberapa cepat bergerak. Tidak mungkin untuk membatasi ke wilayah yang lebih kecil. Ini akan terjadi jauh sebelum kita mencapai jari-jari Schwarzschild, sekitar Planck .

Seperti yang akan Anda lihat dari jawaban oleh @ James-K, jari-jari Schwarzschild adalah sekitar 10 ⁻⁵³ m, tetapi panjang Planck adalah 18 kali lipat lebih besar sekitar 10 ⁻³⁵ m.

Jadi kami tidak bisa secara realistis membatasi dan memampatkan inti kami ke dalam ruang yang cukup kecil untuk mencapai ukuran lubang hitamnya.

Sekarang kita dapat membuat pernyataan umum menangkap semua bahwa teori baru mungkin memberikan beberapa celah yang memungkinkan kita menyiasatinya, tetapi tampaknya tidak mungkin karena kita mengharapkan teori baru untuk mereproduksi sebagian besar dari apa yang sudah kita ketahui pada batas-batas itu. Sulit membayangkan prinsip ketidakpastian "menghilang" jadi saya tidak melihat jalan keluarnya.

Ada kemungkinan ya yang tidak terbukti.

Sebuah teori kuantum gravitasi yang bekerja mungkin (repeat kekuatan atau tidak mungkin ) menemukan gravitasi bahwa pada skala yang mengubah karakter dan memungkinkan untuk membentuk cakrawala acara di ukuran lebih besar dari saat ini kami harapkan untuk rentang massa-energi tersebut.

Tetapi kami tidak memiliki bukti untuk mendukung gagasan itu, dan saya tidak akan mengonversi "tidak" menjadi "mungkin ya" hanya untuk memberikan ruang bagi gagasan liar mana pun. Itu fiksi ilmiah, bukan sains.

StephenG
sumber

MathJax tidak menunjukkan unit seperti itu ... mdiformat sebagai variabel.

JDługosz

Tambahan kecil untuk jawaban di atas (saya suka jawaban panjang Planck). Diperkirakan bahwa mungkin saja membuat lubang hitam yang sangat kecil di CERN, secara teori, tetapi teori itu membutuhkan dimensi ekstra untuk eksis. Karena tidak ada lubang hitam yang diamati, teori dimensi ekstra (pada skala yang sangat kecil) terkena dampaknya.

Bahkan jika lubang hitam itu bisa dibuat, mereka diprediksi menguap dengan sangat cepat. (sepersejuta dari sepersejuta dari sepersejuta detik), tetapi bahkan tingkat peluruhan itu harus terlihat. Tidak ada yang diperhatikan.

Juga patut ditanyakan, apakah CERN menghancurkan dua proton bersama dengan sangat cepat, dan, jika itu membuat black hole (secara teori), seperti dalam, berpura-pura itu mungkin. . . Apakah lubang hitam teoretis ini benar-benar terdiri dari dua proton atau terdiri dari dua proton dan 14 TeV plus energi kinetik? Saya pikir itu lebih akurat untuk mengatakan bahwa lubang hitam seperti itu benar-benar menciptakan energi kinetik bukan atom itu sendiri.

Beberapa orang mungkin menyebut rambut yang membelah kucing Schrodinger, tapi saya pikir itu poin penting. Energi kinetik yang sangat besar dari tumbukan kecepatan cahaya dekat, mungkin hanya mampu menciptakan lubang hitam mikro, dan dalam hal itu, energi kinetik yang seharusnya disebut bahan utama bukan bahan atom.

userLTK
sumber

Cara yang menarik untuk melihatnya.

StephenG

Gagasan teori dengan dimensi ekstra adalah bahwa ada dimensi ruang ekstra (4, 5, dst.) Yang sangat kecil dan sebagai akibatnya Gravitasi jauh lebih kuat pada skala yang lebih kecil daripada ukuran dimensi ekstra ini. Ini menurunkan skala Planck (energi) menjadi energi yang dapat diakses di colliders seperti LHC.

Andre Holzner