Dátum: 1999. november 28., 11:58
Feladó: Posztobányi Kálmán --
Tárgy: Negativ tomeg, negativ energia
Sziasztok!
A politizalas utan jojjon egy kis fizika:
>>Emlekeim szerint a Hawking sugarzas ugy mukodik, hogy az esemenyhorizonton
>>keletkezik egy reszecskepar: egy negativ energiaju/tomegu es egy
>>pozitiv tomegu. Ebbol a negativ tomegu beesik a feketelyukba, igy annak
>>tomeget csokkenti, a pozitiv tomegu/energiaju pedig kirepul, azaz
>>sugaroz.
>Ez egy kicsiket elegge furcsan hangzik , hogy negativ tomeg , es negativ
>energia !!! Ilyesmi is letezik ?
kerdezte Igor. Mivel senki nem reagalt, ime a valasz ot pontban:
1. A homersekleti sugarzas extrem magas homersekleten azaz egymilliard
kelvin felett abban kulonbozik a "szokasos"-tol, hogy a sugarzas mar nem
tisztan elektromagneses, benne a fotonokon kivul egyeb reszecskek is meg-
jelennek. Mivel a fotonnak nincs (nyugalmi) tomege, fotont minden test
sugaroz, amelynek homerseklete egy picit is nagyobb nulla kelvinnel. Egy
extrem forro anyagi halmaz tobbfelekeppen tud energiat leadni, mint egy
hideg. Ha a "test" homerseklete szazmilliard kelvin, akkor a kisugarzott
gammafotonok energiaja boven fedezi egy elektron-pozitron reszecskepar
nyugalmi tomeget, azaz az ezzel ekvivalens energiat. Az e- e+ parok mellett
neutrino-antineutrino parok is vannak egy ilyen forro objektum (ami lehet
fekete lyuk is) homersekleti sugarzasaban. Minel forrobb a test, annal
nagyobb tomegu reszecskeket sugaroz ki. Szazbillio kelvines homersekletnel
protonok, antiprotonok, neutronok, antineutronok s hadronok is vannak a
sugarzasban, s talan deuterium, tricium, helium atommagok is.
Ilyen nagy forrosagot foldi laboratoriumban meg sokaig nem lehet letre-
hozni. Ehhez kepest meg a hidrogenbomba robbanasa is hideg. Ilyen forro
lehetett az egesz univerzum az osrobbanas utani masodpercekben
2. A vakuum nem teljesen ures, nem maga a semmi. Nem lehet pl. az elektro-
mos tererosseg allandoan pontosan nulla, mert a vakuumra is ervenyes a
hatarozatlansagi elv, meghozza a kovetkezokeppen: a tererosseg hatarozat-
lansaga szorozva a tererosseg idobeli valtozasanak hatarozatlansagaval > h
(Biztos van itt meg egy szorzotenyezo, hogy a mertekegysegek stimmeljenek.)
Tehat kell lennie egy kis fluktuacionak is. Ezeknek a fluktuacioknak
reszecskeparok felelnek meg: mintha megjelenne ket foton. Ezek virtualis
fotonok, kozvetlenul nem figyelhetok meg. Az energia megmarad, mert az
egyik virtualis fotonnak pozitiv, a masiknak negativ az energiaja. Ha
letrejott a virtualis fotonpar, ket (sot harom) dolog tortenhet: vagy
egymassal ismet talalkozva megsemmisitik egymast (altalaban ez tortenik),
vagy a negativ energiaju foton valahonnan energiahoz jut (pl. eppen ott
utkozik ossze ket gazmolekula, melyek mozgasi energiajat meg lehet csapolni)
es a negativ energiaju virtualis foton, mely addig a semminel is kevesebb
volt, semmive alakul. Neki ilyen karrierre telik. A masik fotonnak pozitiv
az energiaja, es most mar eszlelheto, hiszen nincs mar ellenpartner, ami
megsemmisitene. Ez tortenik, ha ket gazmolekula nem teljesen rugalmasan
utkozik: az utkozeskor foton is keletkezik, a molekulak sebessege es igy
mozgasi energiaja az utkozes utan kisebb lesz. Szobahomersekleten infravoros,
500 Celsius fok felett lathato tartomanyba eso foton megjelenese valoszinu.
Makroszkopikusan a gaz lehulese es homersekleti sugarzas eszlelheto.
3. Vagy (ezert irtam azt, hogy sot harom) a virtualis fotopar eppen egy
fekete lyuk esemenyhorizontjanal keletkezett, s a negativ energiaju foton
atlepi a horizontot, mig a pozitiv energiaju elhagyja a lyuk kornyezetet,
ahogy Gabor irta. Makroszkopikusan ilyenkor Hawking-sugarzast s a lyuk
tomegenek csokkeneset eszlelnenk.
4. A vakuumban nemcsak virtualis fotonparok, hanem virtualis reszecske-
antireszecske parok is kepzodnek. Hogy ezek valodiva valhassanak, ahhoz
legalabb nyugalmi tomeguknek megfelelo energiat kell nyerniuk valahonnan.
Ennyi energiat extrem magas homersekletu objektumok tudnak szolgaltatni,
ezeknel jatszodik le reszecskeparok keltese. A virtualis fotonparok is
foton-antifoton parok, de mivel a foton antireszecskeje onmaga, itt csak
annyi a kulonbseg, hogy az egyik fotonnak +, a masiknak - energiaja van.
5. Tehat hogy letezik-e negativ energiaju reszecske? A gyertyalang fenyet,
a kalyha meleget, a meteorfelvillanast, a fekete lyuk sugarzasat nem is
lehet igazan megerteni a kvantumfluktuaciok, azaz a virtualis reszecskeparok
szuntelen megjelenese es eltunese nelkul. A klasszikus fizika, mely a
kvantummechanikanak az a valtozata, amelyben a Planck-fele hataskvantum
erteke nulla, nem is tudja megmagyarazni ezeket. A h hataskvantum nulla
voltabol az kovetkezne, hogy a kvantumfluktuaciok tetszolegesen kicsik
lehetnenek, azaz a virtualis reszecske-antireszecske parok minden elerheto
energiat elnyelnenek, hogy valodi reszecskekke valhassanak. Ez azonban azt is
jelentene, hogy a gazmolekulak minden utkozese tokeletesen rugalmatlan lenne:
a molekulak utkozes utan "egymashoz tapadva" mozognanak tovabb, mert minden
folos energiat elragadnanak a vakuumbol kiugrasztott fotonok. A gaz azonnal
jegge dermedne. Sot, ha h=0 volna, atomok sem leteznenek.
Udvozlettel:
Posztobanyi Kalman