플랑크 횡단 문제

Trans-Planckian problem

블랙홀 물리학과 팽창 우주론에서, 트랜스플랑키 문제는 플랑크 척도를 넘어서는 양의 출현에 관한 문제로, 이 두 영역에서 물리 법칙이 플랑크 [1]척도를 넘어 급진적인 변화를 겪을 것으로 예상하기 때문에 물리적인 타당성에 대해 의문을 제기한다.

블랙홀 물리학에서 호킹 방사선의 원래 파생은 블랙홀 지평선 부근에서 임의로 높은 주파수(특히 플랑크 역 시간보다 높은 주파수)를 갖는 필드 모드를 포함하지만 최종 결과에는 나타나지 않습니다.이 문제를 극복하기 위해 여러 가지 다른 파생상품이 제안되었습니다.

행성 횡단 문제는 실제 블랙홀과 유사한 방식으로 설명할 수 있는 응집 물질 시스템인 음파 블랙홀의 틀에서 쉽게 고려할 수 있습니다.이러한 시스템에서 플랑크 척도의 유사점은 연속체 서술이 타당성을 잃는 원자간 척도다.이러한 시스템에서 호킹 방사선과 유사한 과정이 원자간 거리로 표현되는 짧은 크기의 차단에도 불구하고 여전히 발생하는지 여부를 연구할 수 있다.

플랑크 횡단 문제는 인플레이션 우주론에서도 나타난다.오늘날 우리가 관찰하는 우주론적 척도는 [1]팽창이 시작될 때 플랑크 길이보다 작은 길이 척도에 해당합니다.

호킹 방사선의 행성 횡단 문제

플랑크 횡단 문제는 호킹 박사가 당초 계산한 블랙홀 지평선 부근의 플랑크 길이보다 파장이 짧아지는 양자 입자를 포함한다는 점이다.이것은 시간이 멀리서 측정될 때 멈추는 그곳의 독특한 행동 때문이다.한정된 주파수로 블랙홀에서 방출된 입자는 지평선까지 거슬러 올라가면 무한대의 주파수를 가졌을 것이고, 따라서 행성 간 파장을 가졌을 것이다.

언루 효과와 호킹 효과 모두 표면적으로 정지된 시공간에서 지평선에 걸쳐 규칙적인 다른 좌표에 대해 상대적인 빈도를 변경하는 필드 모드에 대해 설명합니다.수평선 밖으로 나가려면 가속이 필요하기 때문에 도플러는 항상 모드를 전환합니다.

나가는 호킹 복사 광자는, 이 모드가 과거로 거슬러 올라가면, 지평선에 가까워질수록, 먼 거리에 있는 광자와 다른 주파수를 가지고 있는데, 이것은 블랙홀의 지평선에서 광자의 파장이 무한히 "스쿼치업"되어야 하는 것을 필요로 한다.최대로 확장된 외부 슈바르츠실트 솔루션에서 이 광자의 주파수는 관찰자가 갈 수 없는 과거 영역으로 다시 확장될 경우에만 규칙적인 상태를 유지합니다.그 지역은 관측할 수 없는 것으로 보이며 물리적으로 의심스럽다. 그래서 호킹 박사는 과거에 유한한 시간에 형성된 과거 영역이 없는 블랙홀 용액을 사용했다.이 경우, 모든 발신 광자의 출처를 확인할 수 있습니다. 즉,[citation needed] 블랙홀이 처음 형성된 바로 그 순간에 있는 미세한 점입니다.

호킹 박사가 처음에 계산한 그 작은 점에서의 양자 변동에는 모든 방출 방사선이 포함되어 있습니다.결국 방출되는 방사선을 장시간 포함하는 모드는 이벤트 지평선 옆에 오래 머물러 플랑크 길이보다 훨씬 짧은 파장을 가진 모드로 시작합니다.그렇게 짧은 거리에서의 물리 법칙은 알려져 있지 않기 때문에, 어떤 사람들은 호킹의 원래 계산이 [2][3][4][5]설득력이 없다고 생각한다.

오늘날 플랑크 횡단 문제는 대부분 지평선 계산의 수학적 인공물로 여겨진다.일반 물질이 화이트 홀 용액에 떨어지는 경우에도 동일한 효과가 발생합니다.화이트 홀에 떨어지는 물질은 축적되지만, 그것이 들어갈 수 있는 미래 영역은 없습니다.이 물질의 미래를 추적하면서, 그것은 화이트 홀 진화의 마지막 단일 끝점인 플랑크 횡단 지역으로 압축됩니다.이러한 유형의 분기의 이유는 외부 좌표의 관점에서 수평선에서 끝나는 모드의 주파수가 특이하기 때문이다.고전적으로 무슨 일이 일어나는지 알 수 있는 유일한 방법은 수평선을 가로지르는 다른 좌표를 확장하는 것입니다.

행성 횡단 문제를 [6]다루는 호킹호에게 방사선을 주는 대체 물리 사진들이 존재한다.요점은 Unruh 방사선에 점유된 모드를 [7]과거로 추적할 때 유사한 Planckian 횡단 문제가 발생한다는 것이다.언루 효과에서, 온도의 크기는 일반적인 민코프스키 장 이론에서 계산될 수 있으며, 논란의 여지가 없습니다.

메모들

  1. ^ a b Brandenberger, Robert (2011). "Introduction to early universe cosmology" (PDF). Proceedings of Science. arXiv:1103.2271. Bibcode:2011arXiv1103.2271B.
  2. ^ Helfer, A. D. (2003). "Do black holes radiate?". Reports on Progress in Physics. 66 (6): 943–1008. arXiv:gr-qc/0304042. Bibcode:2003RPPh...66..943H. doi:10.1088/0034-4885/66/6/202. S2CID 16668175.
  3. ^ 't Hooft, G. (1985). "On the quantum structure of a black hole". Nuclear Physics B. 256: 727–745. Bibcode:1985NuPhB.256..727T. doi:10.1016/0550-3213(85)90418-3.
  4. ^ Jacobson, T. (1991). "Black-hole evaporation and ultrashort distances". Physical Review D. 44 (6): 1731–1739. Bibcode:1991PhRvD..44.1731J. doi:10.1103/PhysRevD.44.1731. PMID 10014053.
  5. ^ Brout, R.; Massar, S.; Parentani, R.; Spindel, P. (1995). "Hawking radiation without trans-Planckian frequencies". Physical Review D. 52 (8): 4559–4568. arXiv:hep-th/9506121. Bibcode:1995PhRvD..52.4559B. doi:10.1103/PhysRevD.52.4559. PMID 10019680. S2CID 26432764.
  6. ^ Giddings, Steven B. (2016). "Hawking radiation, the Stefan–Boltzmann law, and unitarization". Physics Letters B. 754: 39–42. arXiv:1511.08221. Bibcode:2016PhLB..754...39G. doi:10.1016/j.physletb.2015.12.076. S2CID 119250586.
  7. ^ Unruh 방사선의 한 형태로서의 Hawking 방사선에 대한 대체 도출 및 자세한 설명은 다음을 참조하십시오.