क्या मैं एक या दो परमाणुओं के साथ एक ब्लैक होल बना सकता हूं?

Question

तो मैं कुछ कह रहा था कि देख रहा था

यदि हम मूंगफली के आकार में पृथ्वी को संकुचित करते हैं: तो हमें एक ब्लैक होल मिलेगा;

अगर हम माउंट एवरेस्ट को कुछ नैनो-मीटर में संकुचित कर दें; हमें एक ब्लैक होल मिलेगा।

क्या मैं एक या दो परमाणुओं के साथ एक ब्लैक होल बना सकता हूं? यदि हाँ, तो क्या यह बड़ा हो जाएगा और सामान्य आकार के ब्लैक होल में बदल जाएगा?

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इसी तरह का प्रश्न यहां: astronomy.stackexchange.com/questions/12466/… एक युगल परमाणुओं के द्रव्यमान में आप क्वांटम गुरुत्व समस्या में चलते हैं, जो अनसुलझा है।

— userLTK

यह एक अर्थहीन और घटिया सवाल है। परमाणुओं की गतिशीलता क्वांटम यांत्रिकी द्वारा वर्णित है, जबकि ब्लैक होल एक शास्त्रीय (गैर-क्वांटम) सिद्धांत की भविष्यवाणी है ।

— वाल्टर

@Walter तथ्य यह है कि हम एक सवाल का जवाब देने के लिए आवश्यक सिद्धांत विकसित नहीं किया है कि सवाल "अर्थहीन" या "गरीब" नहीं करता है। दरअसल, थ्योरी में अब तक की गई हर एडवांस को बनाया गया है क्योंकि किसी ने एक सवाल पूछा था, जो तत्कालीन वर्तमान सिद्धांत का जवाब देने में सक्षम नहीं था।

— डेविड रिचरबी

@DavidRicherby मैं सम्मानपूर्वक असहमत हूं। इस प्रश्न का सही उत्तर ("हाँ और नहीं" :-) के अलावा) यह एक सुव्यवस्थित प्रश्न नहीं है।

— कार्ल विटथॉफ्ट

@CarlWitthoft यह कहते हुए कि यह एक अच्छी तरह से गठित प्रश्न नहीं है, ठीक है। मेरी आपत्ति यह कहने में थी कि यह अर्थहीन और गरीब है क्योंकि हमारे पास क्वांटम गुरुत्व का सिद्धांत नहीं है।

— डेविड रिचेर्बी

Answer 1

इसके दो उत्तर हैं: हाँ और नहीं।

हां, क्योंकि प्रत्येक द्रव्यमान M में 2 G M द्वारा दिया गया श्वार्जचाइल्ड त्रिज्या है (जहां जी गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है (लगभग6.7×10-11और c प्रकाश की गति है) (लगभग 300 000 000m/s)। यदि कोई चीज अपने श्वार्जचाइल्ड त्रिज्या से संकुचित होती है तो यह एक ब्लैक होल बन जाती है। यह एक परमाणु के लिए है। कार्बन का एक परमाणु (उदाहरण के लिए) का द्रव्यमान2×10-26kग्राम है,इसलिए इसका श्वार्ट्ज़शिल्ड त्रिज्या 2×(6.7×10-11)×(2×10-26$\frac{2GM}{c^2}$$6.7\times10^{-11}$$\mathrm{m/s}$$2\times10^{-26}\mathrm{kg}$

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

इसलिए वास्तविक उत्तर नहीं है क्योंकि इस आकार में एक परमाणु को संपीड़ित करने का कोई संभव तरीका नहीं है। यहाँ महत्व का तथ्य यह है कि यह आकार इतना छोटा है कि यह वस्तुएं छोटी गेंदों की तरह नहीं बल्कि क्वांटम यांत्रिक वस्तुओं की तरह व्यवहार करती हैं। लेकिन ब्लैक होल एक सामान्य वस्तु है जिसे जनरल रिलेटिविटी द्वारा बनाया गया है, और रिलेटिविटी और क्वांटम मैकेनिक्स एक साथ काम नहीं करते हैं। दूसरे शब्दों में, हमारे पास यह बताने के लिए वैज्ञानिक मॉडल नहीं है कि एक परमाणु द्रव्यमान ब्लैक होल कैसे व्यवहार करेगा।

स्टीफन हॉकिंग ने दिखाया है कि छोटे ब्लैक होल अस्थिर होते हैं, इसलिए एक परमाणु द्रव्यमान ब्लैक होल बहुत ही अस्थिर होगा, बहुत कम समय में वाष्पित हो जाएगा।

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क्या यहां पर लागू होने वाली संपत्तियों का एक सा हिस्सा नहीं है? "सामान्य" ब्लैक होल में, सब कुछ इतना संकुचित नहीं होता है कि परमाणु भी श्वार्जचाइल्ड त्रिज्या से टकराए?

— डेविड का कहना है कि मोनिका

क्या स्टीफन हॉकिंग ने वास्तव में ऐसा तंत्र प्रस्तावित नहीं किया है जिसके द्वारा छोटे ब्लैक होल अस्थिर और वाष्पित हो जाएंगे? कोई यह साबित कर सकता है कि यह तंत्र सिद्धांत के अनुरूप है, लेकिन यह साबित नहीं करता है कि यह वास्तव में होता है।

— डेविड रिचेर्बी

@DavidRicherby हां, और आइंस्टीन ने एक तंत्र का प्रस्ताव दिया है जिसके द्वारा जनता एक दूसरे के प्रति आकर्षित होती है। यह सब सिद्धांत है। किसी ने भी सीधे ब्लैक होल का अवलोकन नहीं किया। लेकिन ब्लैक होल और हॉकिंग विकिरण आमतौर पर स्वीकार किए जाते हैं।

— जेम्स के।

$10^{-18}$

Answer 2

मुझे लगता है कि जवाब नहीं है ।

यदि हम इन परमाणुओं की कोशिश करते हैं और संपीड़ित करते हैं, तो हम अंत में (अंततः) नाभिक के साथ पर्याप्त रूप से फ्यूज होने के लिए मजबूर हो जाते हैं। फ्यूजन का मतलब होगा कि हमने एक एकल नाभिक का गठन किया है।

यह अवस्था अपरिहार्य है।

तो आपके दो परमाणु प्रश्न अब कम कर देते हैं कि क्या एक एकल नाभिक एक ब्लैक होल बना सकता है? ।

एक नाभिक एक प्रकार का जटिल क्वार्क-ग्लूऑन मिश्रण है और अगर हम इसे अधिक सेक करते हैं तो हम इसका बहुत ही सघन संस्करण समाप्त कर देते हैं, जिसके मूल रूप से हमारे पास ठीक से मॉडल करने के लिए भौतिकी नहीं है।

यह बेहद कम संभावना है कि पारंपरिक सामान्य सापेक्षता को किसी ऐसी चीज पर लागू किया जा सकता है जो इतनी छोटी होगी कि यह वास्तव में छोटी हो जितना हम सोचते हैं कि हम क्वांटम सिद्धांत को लागू कर सकते हैं। और उस बिंदु पर शामिल ऊर्जा घनत्व इतना अधिक होगा कि हमारे वर्तमान सिद्धांत किसी भी अधिक समझ में न आएं। हमें यह करने के लिए गुरुत्वाकर्षण के एक क्वांटम सिद्धांत की आवश्यकता है और हमारे पास ऐसा नहीं है जो अच्छी तरह से काम करता है। वास्तव में हम यह भी सुनिश्चित नहीं कर रहे हैं कि गुरुत्वाकर्षण का एक क्वांटम सिद्धांत हमें ऐसे छोटे, उच्च ऊर्जा पैमानों पर जाने की अनुमति देगा - यहां तक ​​कि अज्ञात भी।

तो हम बिना पानी के हैं।

तो "नहीं" क्यों?

खैर, नाभिक के इस तरह के एक संपीड़न को मजबूर करने के लिए हमें अंतरिक्ष के बहुत छोटे क्षेत्र में ऊर्जा लागू करनी होगी - छोटे से जितना हम सोचते हैं कि यह करना संभव है, अनिश्चितता के परिणाम के कारण। सरल रूप से कहें, तो कुछ बिंदुओं से परे, हम एक साथ यह कहने में सक्षम नहीं होंगे कि नाभिक कहां है और कितनी तेजी से आगे बढ़ रहा है। एक छोटे से क्षेत्र में सिमटना असंभव होगा। प्लैंक की लंबाई के आसपास, श्वार्ज़स्चिल्ड त्रिज्या तक पहुँचने से बहुत पहले यह होगा ।

जैसा कि आप @ जेम्स-के द्वारा उत्तर से देखेंगे, श्वार्ज़स्चिल्ड त्रिज्या लगभग 10 ^m53  मीटर है, लेकिन प्लांक की लंबाई लगभग 10 ^m35  मीटर पर 18 गुना बड़े परिमाण है ।

इसलिए हम अपने नाभिक को कभी भी अपने ब्लैक होल के आकार तक पहुँचने के लिए एक छोटे से पर्याप्त स्थान में सीमित नहीं कर सकते हैं।

अब हम एक सामान्य कैच-ऑल स्टेटमेंट बना सकते हैं कि एक नया सिद्धांत कुछ खामी प्रदान कर सकता है जो हमें इसके आसपास जाने देता है, लेकिन ऐसा लगता नहीं है क्योंकि हम एक नए सिद्धांत की अपेक्षा करेंगे कि हम उन सीमाओं पर सबसे अधिक पुन: उत्पन्न करें जो हम पहले से ही जानते हैं। यह अनिश्चितता के सिद्धांत "दूर जा रहा है" की कल्पना करना मुश्किल है, इसलिए मुझे इसके आसपास कोई रास्ता नहीं दिखता है।

हाँ की एक अप्राप्य संभावना है।

गुरुत्वाकर्षण के एक क्वांटम सिद्धांत है कि काम करता है हो सकता है (दोहराने सकता है या नहीं हो सकता है ) कि गुरुत्वाकर्षण लगता है कि बड़े पैमाने पर अपने चरित्र बदल जाता है और यह बड़े आकार में घटना क्षितिज के रूप में की तुलना में हम वर्तमान में इस तरह के बड़े पैमाने पर ऊर्जा श्रेणियों के लिए उम्मीद थी अनुमति देता है।

लेकिन उस विचार का समर्थन करने के लिए हमारे पास कोई सबूत नहीं है, और मैं "नहीं" को "शायद हाँ" में परिवर्तित नहीं करूँगा, बस किसी भी जंगली विचार के लिए कमरे की अनुमति नहीं दूंगा। वह विज्ञान गल्प है, विज्ञान नहीं।

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MathJax उस तरह की इकाइयाँ नहीं दिखाता ... mजिसे एक चर के रूप में स्वरूपित किया गया था।

— JDługosz

Answer 3

उपरोक्त उत्तरों के लिए एक छोटा सा जोड़ (मुझे प्लैंक लंबाई उत्तर पसंद है)। यह सोचा गया था कि CERN में बहुत छोटे ब्लैक होल बनाना संभव हो सकता है, सैद्धांतिक रूप से वैसे भी, लेकिन उस सिद्धांत को अस्तित्व में लाने के लिए अतिरिक्त आयामों की आवश्यकता थी । क्योंकि कोई ब्लैक होल नहीं देखा गया था, अतिरिक्त आयाम (बहुत छोटे पैमाने पर) सिद्धांत ने एक हिट लिया।

यहां तक ​​कि अगर उन ब्लैक होल का निर्माण किया जा सकता है, तो उन्हें बहुत जल्दी वाष्पित होने की भविष्यवाणी की जाती है। (एक सेकंड के एक अरबवें हिस्से के अरबवें), लेकिन यहां तक ​​कि क्षय की दर भी ध्यान देने योग्य होनी चाहिए। किसी का ध्यान नहीं गया।

यह पूछने लायक भी है, अगर सर्न एक साथ दो प्रोटॉन वास्तव में तेजी से नष्ट कर देता है, और, अगर वह ब्लैक होल बनाता है (सिद्धांत रूप में), जैसा कि दिखावा है, यह संभव है। । । क्या यह सैद्धांतिक ब्लैक होल वास्तव में दो प्रोटॉन से बना होगा या यह दो प्रोटॉन और 14 टीवी प्लस गतिज ऊर्जा से बना है? मुझे लगता है कि यह कहना अधिक सटीक है कि इस तरह के ब्लैक होल से वास्तव में गतिज ऊर्जा का निर्माण होता है न कि परमाणुओं का।

कुछ लोग उस बंटवारे के बाल को श्रोडिंगर की बिल्ली कह सकते हैं, लेकिन मुझे लगता है कि यह एक महत्वपूर्ण बिंदु है। निकट प्रकाश गति की टक्कर की भारी गतिज ऊर्जा, शायद एक सूक्ष्म ब्लैक होल बनाने में सक्षम हो, और उस स्थिति में, यह गतिज ऊर्जा है जिसे प्राथमिक घटक कहा जाना चाहिए परमाणु नहीं।

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इसे देखने का एक दिलचस्प तरीका।

— स्टीफन

अतिरिक्त आयामों के साथ सिद्धांतों का विचार यह है कि अतिरिक्त (4 वें, 5 वें आदि) स्थान आयाम हैं जो बहुत छोटे हैं और परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण इन अतिरिक्त आयामों के आकार की तुलना में छोटे पैमाने पर अधिक मजबूत है। यह एलएचसी जैसे कोलाइडर पर पहुंच योग्य ऊर्जा के लिए प्लैंक (ऊर्जा) पैमाने को नीचे लाता है।

— आंद्रे होल्जनर