Fisikawan teoretis telah mengusulkan solusi potensial untuk salah satu masalah yang paling membingungkan dalam fisika modern: lubang hitam Singularity Paradox. Memodifikasi Teori Umum Einstein RelativitasPusat lubang hitam dengan kelengkungan tak terbatas dapat digantikan oleh wilayah ruang-waktu yang sangat melengkung tetapi secara teratur, para peneliti menyarankan dalam sebuah studi baru.
“Singularitas adalah daerah alam semesta di mana ruang, waktu dan materi dihancurkan dan diregangkan tanpa kehadiran”, rekan belajar Robie HennigarSeorang peneliti postdoctoral di University of Durham di Inggris, mengatakan sains langsung melalui email. “Ini adalah masalah yang sangat serius, seolah -olah singularitas benar -benar ada di alam semesta kita, akan menjadi bencana bagi sains.
“Kami tidak bisa lagi menggunakan persamaan fisika Untuk memprediksi masa depan masa lalu dan masa kini, “melanjutkan.” Untuk alasan ini, mayoritas ilmuwan olahraga mengharapkan singularitas bukan fisik, tetapi mereka memberi tahu kita bahwa relativitas umum harus digantikan oleh teori yang lebih lengkap untuk menggambarkan alam semesta hampir singularitas. “
Terkait: Para ilmuwan mungkin telah menemukan 300 lubang hitam paling langka di alam semesta
Koreksi Einstein
Sejak diperkenalkan pada tahun 1915, relativitas umum telah memiliki keberhasilan yang luar biasa dalam penjelasan fenomena astrofisika dan kosmologis, termasuk pembentukan lubang hitam, struktur bintang neutron dan Struktur skala besar dan evolusi alam semesta.
Namun, teori ini memiliki keterbatasan mendasar. Itu tidak sesuai Mekanika kuantumItu mengatur perilaku partikel dalam skala terkecil, dan memprediksi singularitas, titik kepadatan tak terbatas, di pusat lubang hitam dan di dalam Big Bang.
Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti menggunakan konsep yang dikenal sebagai keparahan kuantum, yang umumnya diterapkan dalam upaya untuk menyatukan relativitas umum Einstein dengan mekanika kuantum, yang memprediksi penciptaan dan pemusnahan partikel kontinu di ruang kosong, bersama dengan fluktuasi abadi di semua bidang, termasuk gravitasi. Studinya, diterbitkan pada bulan Februari di majalah Surat Fisika bIni menunjukkan bahwa untuk energi yang sangat tinggi atau jarak yang sangat kecil, relativitas umum harus dimodifikasi oleh serangkaian istilah tambahan yang tak terbatas dalam persamaan mereka.
“Di dalam Keparahan kuantumSeseorang mempertimbangkan semua koreksi dengan persamaan yang menghubungkan energi dan dorongan sistem dengan kelengkungan spasial yang konsisten dengan prinsip -prinsip fisik yang diketahui, “kata Hennigar.” Pendekatan yang berbeda untuk keparahan kuantum akan memberikan kepentingan yang berbeda untuk istilah yang berbeda dalam persamaan, tetapi semua menunjukkan bahwa persamaan Einstein harus disempurnakan. “
Dengan memasukkan modifikasi ini ke dalam perhitungan mereka, para peneliti memeriksa bagaimana lubang hitam akan berperilaku di bawah kerangka yang direvisi ini. Hasil mereka menunjukkan bahwa ketika sejumlah besar istilah baru dimasukkan, singularitas menghilang. Alih -alih titik padat yang tak terbatas, inti lubang hitam menjadi daerah yang sangat melengkung tetapi biasa.
Coba teorinya
Meskipun model baru memecahkan masalah singularitas secara matematis, teori ilmiah pada akhirnya harus diuji melalui pengamatan. Para peneliti mengakui bahwa mengkonfirmasi ide mereka secara langsung menghadirkan tantangan yang signifikan.
“Tidak adanya singularitas itu sendiri sulit untuk dicoba secara eksperimental, karena itu akan terjadi di dalam lubang hitam, atau di awal alam semesta”, ” Pablo CanoPeneliti postdoctoral di University of Barcelona dan rekan kerja lainnya dari penelitian ini, kata Live Science dalam email. “Namun, kita dapat mencari tanda tangan teori yang mengarah pada resolusi singularitas.
“Modifikasi relativitas umum yang kami anggap menjadi lebih besar di medan gravitasi yang lebih kuat, tetapi mereka sangat kecil,” tambah Cano. “Ini berarti bahwa, misalnya, gelombang gravitasi berasal dari tabrakan lubang hitam, di mana medan gravitasi jauh lebih kuat daripada di tata surya – Berikan cara mencari efek ini. “
Rute lain yang menjanjikan adalah studi tentang alam semesta awal. Jika efek dari teori gravitasi yang dimodifikasi ini memengaruhi inflasi kosmik, ekspansi cepat yang mengikuti Big Bang, bukti perubahan ini dapat dicetak pada gelombang gravitasi utama. Eksperimen di masa depan yang ditujukan untuk sinyal -sinyal ini dapat membantu membuktikan validitas teori.
Langkah selanjutnya
Selain itu, lebih banyak pekerjaan teoretis diperlukan untuk menentukan apakah lubang hitam bebas hitam dapat terbentuk secara alami melalui keruntuhan gravitasi dan apakah pendekatan peralatan dapat mengatasi jenis singularitas lainnya, seperti yang terkait dengan Big Bang.
“Kami baru -baru ini menunjukkan bahwa runtuhnya jenis materi tertentu menghasilkan kerangka kerja ini, untuk pembentukan lubang hitam biasa ini,” katanya Pablo bagusAnggota University of Barcelona Research and Co -Author of the Study. “Kami ingin membuktikan ini di bawah asumsi yang lebih umum. Ini dapat menyebabkan karakteristik yang menarik di bidang lain, seperti model eksplisit dari kosmologi yang memantul di mana skenario Big Bang yang biasa digantikan oleh serangkaian fase yang luas dan mempekerjakan. “
Tes lubang hitam: Seberapa besar pengetahuan Anda tentang alam semesta?
