Астрономия

Принсипи истисно кардани Паули - сӯрохиҳои сиёҳ

Принсипи истисно кардани Паули - сӯрохиҳои сиёҳ


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Агар як карахши сафед то ҳадди таназзули электронҳо фишурда шавад ва ситораи нейтрон то ҳадди таназзули нейтронҳо фишурда шавад, сурохии сиёҳ то ҳадди он чӣ фишурдааст?


Дар нисбии умумии классикӣ, он ҷо аст маҳдудият ба фишурдан дар сӯрохи сиёҳ маҳдуд нест, аз ин рӯ шумо сингуляризмро ба даст меоред. Бо вуҷуди ин, бисёр астрофизикҳо инро ғайри физикӣ меҳисобанд ва назарияе, ки нисбии нисбӣ ва механикаи квантиро муттаҳид мекунад, як навъ маҳдудият эҷод мекунад, шояд чизе ки бо квантизатсияи худи вақти кайҳон алоқаманд аст.

Мо як назарияи кории ҷозибаи квантӣ надорем, аз ин рӯ, дар ин марҳила мо аниқ намедонем, ки дар зарфи сурохи сиёҳ чӣ ҳодиса рӯй медиҳад. OTOH, мо итминони комил дорем, ки ядро ​​бояд хеле хурд бошад, зеро эффектҳои вазнинии квантӣ шояд то он дараҷае нараванд, ки миқёс аз андозаи атом хурдтар ва эҳтимолан аз протон камтар бошад, дар ҷое дар атрофи миқёси дарозии Планк.


То он ҷое, ки физикаи ҳозира медонад, чизе нест. Ин аст, ки чаро одатан чунин мешуморанд, ки ягонагӣ дар мобайни сурохи сиёҳ вуҷуд дорад.

Бо вуҷуди ин, вижагиҳо ҳамчунон ғайримоддӣ ҳисобида мешаванд, аз ин рӯ, эҳтимолан дар дохили сӯрохи сиёҳ чизи дигаре низ мавҷуд аст - мо ҳанӯз илме надорем, ки онро тавсиф кунад.


Истиснои Паули ва сӯрохиҳои сиёҳ [такрори]

Принсипи истиснои Паули қайд мекунад, ки 2 электронҳои шабеҳ наметавонанд дар як ҳолат бошанд, ки ҳолат ҷузъи фазоро дар бар мегирад.

Ман шунидам, ки барои дар ҳолати якхела қарор гирифтан, дар як карлики сафед, дарозии мавҷи электронҳои Де-Бройл кӯтоҳтар ва кӯтоҳтар мешавад, яъне импулс / энергияро баландтар ва баландтар доранд. Дар ниҳоят, вақте ки фишори ҷозиба хеле баланд аст, онҳо ситораҳои нейтронро ба вуҷуд меоранд, зеро нейтронҳо аз ҳисоби массаи баландтарашон дарозии мавҷи Де-Бройли хурдтар доранд.

Саволи ман ин аст, ки бо истифодаи фишори ҳарчи бештар, мо метавонем ҳарчи бештар нейтронҳои якхела / фермиҳои дигарро дар фазои худсарона хурд маҳдуд кунем ва дар ниҳоят сурохии сиёҳро ба вуҷуд орем? Ё, дар баъзе мавридҳо, фермионҳо бояд ба бозонҳо мубаддал шаванд?


Ҷавобҳо ва ҷавобҳо

Хуб, принсипи Паули қайд мекунад, ки ду ҳолати квантӣ наметавонанд як ҳолати квантиро ишғол кунанд. Ҳоло, бо назардошти принсипи номуайянӣ, ин маънои онро дорад, ки ҳар як зарра бояд ҳаҷми ниҳоии фазоро ишғол кунад. Ҳамин тавр, байни ду зарра масофаи [tex] delta x [/ tex] вуҷуд дорад ва шумо набояд ин зарраҳоро бе вайрон кардани принсипи Паули нисбат ба он наздиктар кунед. Дуруст? Аммо, барои ба вуҷуд омадани сӯрохи сиёҳ шумо бояд материяро ба ҳам наздиктар кунед ва аз ҳудудҳои муқарраркардаи принсипҳои Паули ва Гейзенберг то ба амал омадани суқути ҷозиба зиёдтар шавед.

Албатта, ман шояд дар ин бора хато кунам. Ман якчанд курсҳои механикаи квантӣ ва баъзе курсҳои астрономия доштам, аммо вақте ки сухан дар бораи сурохиҳои сиёҳ меравад (ва алахусус ташаккули онҳо), ман наметавонам ин ду курсро пайваст кунам.

Мо намедонем, ки кадом қонунҳо ҳукм мекунанд, ки дар маркази BH чӣ ҳодиса рӯй медиҳад, аммо модда дар баъзе нуқтаҳои раванди фишурдашавӣ модда шуданро қатъ мекунад.

Ба назар гиред, ки чӣ гуна материя рӯй медиҳад, зеро он ба сифри мутлақ хунук карда мешавад. Атомҳо ба конденсате, ки Бозе-Эйнштейн номида мешавад, пароканда мекунанд.

Ман намегӯям, ки ин чиз дар маркази BH рух медиҳад, ман танҳо ишора мекунам, ки ҳолати хуби атомии модда ҳудуд дорад.


Мушоҳидаи мустақими принсипи Паули

Пешниҳоди бадеии таҷрибае, ки муҳаққиқон анҷом медиҳанд. Дар оянда онҳо нақша доранд, ки усулҳои тасвир ва таҳлили худро ба системаҳои мутақобила тавсеа диҳанд, ҷуфт ва суперфлютизмро дар системаҳои мезоскопии Ферми сахт ба ҳам алоқаманд омӯзанд. Қарзҳо: Ҷонас Ахлстедт, Маркази Биоминажии Лунд (LIBC).

Принсипи истисно кардани Паули қонуни механикаи квантӣ мебошад, ки аз ҷониби физики австриягӣ Волфганг Паули ҷорӣ карда шудааст, ки дар бораи сохтори модда фаҳмиши пурарзиш медиҳад. Аниқтараш, принсипи Паули қайд мекунад, ки ду ва ё зиёда фермиҳои шабеҳ наметавонанд ҳамзамон як ҳолати квантиро дар дохили системаи квантӣ ишғол кунанд.

Тадқиқотчиёни Институти физикаи Донишгоҳи Ҳайделберг чанде пеш ин принсипро мустақиман дар як системаи муттасил иборат аз шаш зарра риоя карданд. Таҷрибаи онҳо, ки дар як коғазе, ки дар Мактубҳои баррасии ҷисмонӣ, метавонад роҳи фаҳмиши беҳтарини системаҳои ба ҳам таъсиррасони иборат аз фермионҳоро кушояд.

"Диди омӯзиши системаҳои мураккаби ҷисмҳо аз блокҳои хурди хуб даркшуда дар гурӯҳи мо таърихи тӯлонӣ дорад" гуфт Лука Байха ва Марвин Холтен, ду пажӯҳишгаре, ки таҳқиқоти ахирро анҷом доданд, ба Phys.org тавассути почтаи электронӣ. "Ин аз таҷрибаҳо оғоз ёфт, ки мо дар як вақт як атомро дар як вақт баҳри Ферми ба вуҷуд овардем ва бо яке аз таҳқиқоти охирини худ, ки мо нишонаҳои гузариши фазаи квантиро дар системаҳои камтар аз шаш атом мушоҳида карда метавонем."

Дар солҳои охир Байха, Ҳолтен ва ҳамкорони онҳо барои таҳияи техникаи нав, ки ба онҳо имкон медиҳад, ки атомҳои якхеларо дар системаҳои мезоскопӣ тасвир кунанд, саъйҳои зиёд ба харҷ доданд, то онҳоро муфассалтар аз назар гузаронанд. Дар омӯзиши охирини худ, онҳо ин усулро барои аввалин бор ба системаҳои муттасили то шаш атомҳои фермионикии мутақобила татбиқ карданд.

Булури Паули нишон медиҳад, ки дар он конфигуратсия се атомҳои фермионикӣ аксар вақт дар доми гармоникии дуандоза ҳамоҳанг мешаванд. Таносуби қавии байни мавқеъҳои нисбии зарраҳои ба ҳам таъсиркунанда натиҷаи принсипи хориҷкунии Паули мебошад. Тасвир тавассути таҳлили якчанд ҳазор тасвири таҷрибавӣ бо қарори як атом сохта шудааст. Қарзҳо: Гурӯҳи Selim Jochim, Донишгоҳи Ҳайделберг.

"Ҳадафи асосии таҳқиқоти мо мушоҳида кардани таносуби олӣ дар системаи пайваста буд", - гуфтанд Байха ва Холтен. "Системаи мутақобилан мутақобила нуқтаи ибтидоии беҳтаринест барои санҷиши таҷрибаи мо."

Дар 2016, як гурӯҳи тадқиқотӣ таҳти роҳбарии Мариуш Гайда аввал пешниҳод кард, ки таносуби олиро метавон ҳамчун 'кристаллҳои Паули' тасаввур кард. Кристаллҳои Паули нақшҳои зебоянд, ки метавонанд дар абрҳои фермиҳои ба дом афтода ва ба ҳам таъсиркунанда пайдо шаванд.

То ба ҳол, Байха, Холтен ва ҳамкорони онҳо ин намунаҳоро дар системаҳои дорои шаш зарра мушоҳида кардаанд. Дар ояндаи наздик, онҳо умедворанд, ки таҷрибаҳои минбаъдаро бо зарраҳои бештар ва ҳамкории мутақобила анҷом медиҳанд. Ин ба онҳо имкон медиҳад, ки минбаъд ҷуфт ва фавриро дар системаҳои 2-D тафтиш кунанд.

"Мушоҳидаи мустақими принсипи Паули дар системаҳои муттасил дар назди таҷриба талаботҳои нисбатан душворро пеш меорад", - шарҳ доданд Байха ва Холтен. "Система бояд ба дараҷаи кофӣ хунук бошад ва дар миқёси хеле ками энергетикии назорат карда шавад. Танҳо дар он сурат, функсияҳои мавҷи зарраҳои алоҳида ба ҳам мепайвандад ва табиати фермионии онҳо муҳим мешавад."

Булури Паули нишон медиҳад, ки дар он шаш атомҳои фермионикӣ зуд-зуд худро дар доми гармоникии дуандоза ҳамоҳанг мекунанд. Таносуби қавии байни мавқеъҳои нисбии зарраҳои ба ҳам таъсиркунанда натиҷаи принсипи хориҷкунии Паули мебошад. Тасвир тавассути таҳлили якчанд ҳазор тасвири таҷрибавӣ бо қарори якхелаи атом сохта шудааст. Қарзҳо: Гурӯҳи Selim Jochim, Донишгоҳи Ҳайделберг.

Бо мақсади таъмини он, ки онҳо мустақиман принсипи Паулиро дар системаҳои муттасил риоя кунанд, муҳаққиқон як усули хунуккуниро, ки чанд сол пеш оғоз карда буданд, такмил доданд. Ин техника имкон медиҳад, ки ҳамаи системаҳо бо гармии баландтар аз система ба тариқи детерминикӣ хориҷ карда шаванд. Бо хориҷ кардани ин атомҳо, муҳаққиқон тавонистанд сатҳи заминаи системаро (яъне энергияи камтарин) бо садоқати баланд омода кунанд.

Пас аз он ки онҳо як системаро ба дараҷаи кофӣ хунук карданд, Баҳа, Ҳолтен ва ҳамкорони онҳо лозим омаданд, ки мушоҳидаҳоро бо як қатъии атоми ягона ва вафодории баланд ҷамъ оварда, принсипи Паулиро риоя кунанд. Онҳо ба он муваффақ шуданд, ки абри атомҳо то даме ки тасвир гиранд, дар муддати муайян васеъ шаванд.

Пешниҳоди насби таҷрибавӣ (на ба миқёс). Атомҳо дар сайти ягонаи варақи ҷаззоби ҷаззоб ("pancake") ҷойгир карда шудаанд, ки бо пинзи оптикии сахт нигаронида шудаанд. Система бо қарори ягонаи атом тавассути ҳадафи баландсифат тасвир карда мешавад (аз боло). Қарзҳо: Гурӯҳи Selim Jochim, Донишгоҳи Ҳайделберг.

"Усуле, ки мо истифода кардем, системаро самаранок 50 маротиба зиёд мекунад", - гуфтанд Байха ва Холтен. "Пас аз он мо абрро бо ду нурҳои лазерии муқобил равшан мекунем ва фотонҳои парокандаро дар камераи фавқулодда ҳассос ҷамъ меорем, ки тақрибан ҳар як фотони ба чип бархӯрдаро муайян мекунад. Якҷоя бо ин усулҳо мо имкон медиҳем, ки атомҳои ягона бо эҳтимолияти ошкоркунӣ бо тартиби 99% ҳал карда шаванд. "

Тасвири насби таҷрибавии муҳаққиқон. Камераи асосии вакуумӣ бо шакли ҳашткунҷа дар маркази тасвир ҷойгир аст. Дар ин ҷо пинҷаки оптикиро бо доми сабуки рӯшноӣ ("pancake") мепӯшонанд, то ки барои атомҳо геометрияи домандозии дуандоза эҷод кунад. Қарзҳо: Гурӯҳи Selim Jochim, Донишгоҳи Ҳайделберг.

Мушоҳидаҳое, ки ин дастаи муҳаққиқон гирд овардаанд, нишон медиҳанд, ки таносуби байни зарраҳои инфиродиро дар системаҳои континуумӣ низ мушоҳида кардан мумкин аст, ки дар онҳо функсияҳои мавҷи зарраҳои алоҳида бо ҳам мепайвандад. То ба ҳол, Байха, Холтен ва ҳамкорони онҳо аз усули таҳиякардаи худ барои мушоҳидаи кристаллҳои Паулӣ истифода карданд, ки ин визуализатсияҳои зебои принсипи Паули мебошанд. Бо вуҷуди ин, ҳамон як техникаро ба зудӣ низ барои омӯхтани дигар системаҳои бисёр бадан сахт бо ҳам алоқаманд истифода бурдан мумкин аст.

Тасвири ягонаи шаш атомҳои фермионӣ, ки дар доми осмонилатори гармоникии дуандоза маҳдуданд. Тасвир пас аз тавсеаи система бо мақсади баланд бардоштани ҳалли самаранок гирифта шудааст. Қарзҳо: Гурӯҳи Selim Jochim, Донишгоҳи Ҳайделберг.

"Ҳоло мо нақша дорем, ки усули аксбардорӣ ба системаҳои мутақобиларо паҳн кунем" гуфтанд Холтен ва Байха. "Дар ин ҷо, таносуби байни зарраҳо аз рӯи принсипи Паулис ба вуҷуд намеояд, балки бо таъсири муштарак ба амал меояд. Ин ба мо имкон медиҳад, ки чӣ гуна таносубро дар системаҳои мутақобила дар сатҳи микроскопӣ ба вуҷуд орем ва дар бораи моддаҳои пурқуввати фермионик ва суперфлуитҳо фаҳмишҳои нав диҳем . "


Чӣ гуна як сурохии сиёҳ & # x27s принсипи истисно кардани Паулиро вайрон намекунад?

Маро бубахшед, агар ин қаблан пурсида шуда бошад. Ман дар бораи ситораҳои нейтрон мехондам ва мақолаи хондаам тахминан изҳор доштам, ки ин ситорагон бо сабаби принсипи истиснои Паули боз ҳам фурӯ нахоҳанд рафт. Ман мавзӯъҳои илмиро хуб намедонам, аз ин рӯ ҷавоб оддӣ бошад, ҳамон қадар беҳтар аст.

Ин онро вайрон мекунад. Математика барои сурохии сиёҳи даврнашаванда он қадар душвор аст, ки чунин чизҳо пеш мераванд, аммо он талаб мекунад, ки ҳама чиз дар дохили сурохи сиёҳ ё а) ба нуқтаи математикӣ фишурда шавад ё б) аз суръати рӯшноӣ зиёд бошад.

Ин танҳо маънои онро дорад, ки мо комилан медонем, ки физикаи мо нокомил аст. Ҳар вақте ки мо ба омӯхтани сурохии сиёҳ муваффақ мешавем, мо эҳтимолан ихтилофи назарро пайдо хоҳем кард ва ин ба мо нишонае медиҳад, ки ба мо имкон медиҳад, ки назарияҳои дақиқ таҳия кунем. Чӣ тавре ки Эйнштейн дар Нютон беҳтар шуд.


Чӣ гуна сӯрохиҳои сиёҳ принсипи Истиснои Паулиро бартараф мекунанд?

Вақте ки ситорагон ба суқути ҷозиба дучор меоянд, онҳое, ки боқимондаҳои болои маҳдудияти Толман - Оппенгеймер - Волкофф доранд, сарфи назар аз фишори таназзули принсипи Истиснои Паули ба сӯрохиҳои сиёҳ меафтанд.

Дар ин ҳолат принсипи истисно чӣ гуна вайрон карда мешавад? Оё ин қонуни асосии табиат нест?

Ҳеҷ кас ба саволи воқеӣ посух намедиҳад, ки чӣ гуна суқути ҷозиба метавонад бо принсипи истиснои Паули рақобат кунад. Ҷавоб ин аст, ки он бо фишори муассире, ки аз принсипи истисно, балки худи принсип бармеояд, рақобат мекунад.

Ҳангоми кӯшиши фишурдани як даста фермионҳо, баъзеи онҳо бояд ба сатҳҳои олии энергетикӣ ҳаракат кунанд, вақте ки шумо онҳоро ба ҳолатҳои камтар фазоӣ фишор медиҳед. Ин хароҷоти энергияро дорад ва аз ин рӯ фишорро ба фишор муқобилат мекунад. Агар ситора ба қадри кофӣ азим бошад, фишори ҷозибаи кофӣ мавҷуд аст, то инро бартараф карда, фермионҳоро ба сатҳҳои олии энергетикӣ фишор диҳед, то он даме, ки тамоми ситора дар дохили радиуси Шваршшилд ҷой гирад. Пас аз он, ба мо назарияи ҷозибаи квантӣ лозим аст, то бидонем, ки чӣ ҳодиса рӯй медиҳад.

Барои намуна аз ин фишори муассир дар мавриди электрон, ба http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_degeneracy_pressure нигаред.

Ҳа, ин ҷавоб аст. Ситораҳои муқаррарии муқаррарӣ мубориза байни ҷозиба ва фишори газ / радиатсия аз ядрои гарми ҳастаӣ мебошанд, ки аз ҳам меоянд.

Вақте ки ситорагон аз элементҳои барои ҳамгироӣ тамом мешаванд, фишори газ наметавонад бо ҷозиба мубориза барад ва ситора ба дарун фурӯ меравад. Агар он дар як миқдори муайяни омма бошад, он як карлики сафед хоҳад шуд. Ин вақте рух медиҳад, ки фишори таназзули электрониро вазнинӣ бартараф карда наметавонад. Фишори таназзули электронҳо маънои онро дорад, ки принсипи хориҷкунӣ ба наздикшавии электронҳо монеъ мешавад, ба шарте ки электронҳо ба ҳолати баландтари энергетикӣ ба ҳаяҷон оянд. Пас аз он, ки қувваи вазнинӣ қудрат пайдо мекунад, ин фишори таназзулро бартараф кардан мумкин аст, то онҳоро маҷбур созанд, ки ба ҳолати баландтари энергетикӣ раванд, то онҳо ба ҳам наздиктар шаванд.

Агар ситораи фурӯпошанда дар массиаи баландтаре сар шавад, фишори таназзули электронҳо бартараф карда мешуд ва он минбаъд ситораи нейтрон мегардад. Он гоҳ фишори вайроншавии нейтронҳо бар зидди вазнинӣ мубориза мебаранд. Асосан баробари фурӯ рафтани ситора, ҳамаи электронҳо аз тарафи протонҳо (бета фанои баръакс) ба нейтронҳо ҷаббида мешаванд ва ин нейтронҳо бо баланд шудан ба ҳолатҳои олии энергетикӣ аз фурӯпошии минбаъдаи худ монеъ мешаванд.

Сӯрохиҳои сиёҳ бо бузургтарин ситораҳои ибтидоии оммавӣ ба вуқӯъ мепайвандад ва танҳо як қадами охирин аст, ки фишори таназзули нейтронро бартараф мекунанд ва ситорагон дар уфуқи ҳодиса фурӯ мераванд ва мо дарвоқеъ намедонем, ки дар дохили он чӣ мегузарад. Агар ҳамаи фишорҳои таназзул паси сар карда шаванд (ва эҳтимолан шумо метавонед дар дохили BH фишори таназзули кваркро ба даст оред), пас шумо сингуляризмро ба даст меоред, ки мо дар ҳақиқат намедонем.


Маҳдудияти Чандрасехар чӣ гуна ҳисоб карда мешавад?

Ҳадди Чандрасехар бо истифодаи муодилаи термодинамикии вобаста ба тағирёбандаҳои ҳолат ҳисоб карда мешавад. Аммо ин як ҳолати релятивистист, бинобар ин он оқибатҳои электронҳоро ба суръати рӯшноӣ ҳисоб намекунад.

Яке аз мушоҳидаҳои он аст, ки парвандаи ғайри релятивистӣ натиҷа намедиҳад, зеро он массаи релятивистии электронҳоро ба ҳисоб намегирад.

Арзёбии муфассали тағирёбандаҳои ҳолат, тавре ки аз графики дар боло овардашуда намоён аст, ҳудудро ба андозаи 1,4 маротиба аз массаи Офтоб муқаррар мекунад.


Паули бомбаи фермионикии сиёҳро безарар мегардонад

Антонин Кутант ва Питер Миллингтон

Бо мушоҳидаи мустақими мавҷҳои ҷозиба, ки дар якҷояшавии сӯрохиҳои сиёҳ ва ситораҳои нейтронҳо аз ҷониби LIGO (Расадхонаи Лазерӣ Интерферометрияи Ҷозиба-Мавҷ) ба вуҷуд омадааст, мо ба давраи нави ҷолиби астрономияи бисёрмессенҷерӣ ворид шудем. Бори аввал мо тавонистем, ки хосиятҳои баъзе аз ҳодисаҳои шадидтарин дар коинотамонро муайян кунем, назарияҳои вазнинӣ ва физикаи зарраҳоро дар режими шадид санҷем.

Антонин Кутант корманди пост-докторӣ дар озмоишгоҳи акустикии Донишгоҳи Ле Ман мебошад

Мо аксар вақт сӯрохиҳои сиёҳро ғарқкунандаи азим мешуморем, ки ҳар чизе, ки аз наздик мегузарад ва чизе аз он гурехта наметавонад, онро фурӯ мебарад. Аммо, ин расм он қадар дуруст нест, ки Стивен Ҳокинг ва дигарон нишон доданд. Дар соли 1971, Роҷер Пенроз равандеро кашф кард, ки имкон медиҳад, ки энергияи гардиш аз сӯрохиҳои сиёҳ бароварда шавад. Интизор меравад, ки аксари сӯрохиҳои сиёҳии астрофизикӣ дар меҳварҳои худ чарх зананд, бинобар пайдоиши онҳо аз фурӯпошии тақсимоти моддаҳои ибтидоӣ асимметрӣ ё гардишӣ. Фаҳмидани он, ки чӣ гуна ин сурохиҳои сиёҳ импулси кунҷиро аз даст медиҳанд, барои астрофизикаи мавҷи ҷозиба таваҷҷӯҳи зиёд доранд ва дар айни замон, метавонанд барои моделҳои нави физикаи фундаменталӣ маҳдудиятҳо фароҳам оранд. Раванди хоси талафоти кунҷӣ-импулсро вакууми квантии зарраҳои фермионикӣ ба вуҷуд меорад: баҳри ҳамбастагии фермионҳо дар атрофи сӯрохи сиёҳ ба таври стихиявӣ ба вуҷуд омада, баъзе аз энергияи гардиши онро ба даст меорад.

Сӯрохҳои сиёҳи чархзанандаро пас аз Рой Керр, ки ин ҳалли муодилаҳои нисбии умумии Алберт Эйнштейнро дар соли 1963 ёфтааст, аз ҷиҳати назариявӣ тавсиф мекунанд. Яке аз хусусиятҳои ин ҳалли мавҷуда эргорегия мебошад, ки дар он объектҳои физикӣ маҷбуранд ҳамроҳ шаванд бо сурохии сиёҳ. Барои истихроҷи энергияи гардиши сӯрохи сиёҳ ва импулси кунҷӣ, раванди Пенроуз аз хосиятҳои ғайриоддии ergoregion истифода мекунад. Махсусан, як зарраҳои классикӣ, ки дар ergoregion ба вуқӯъ мепайвандад, метавонанд ба таври ноустувор баргарданд ва ҳиссаи хориҷшуда дорои энергияи афзуда бошад. Барои мавҷҳои пароканда, раванди ба ин монанд ба падидаи фавқулодда оварда мерасонад: мавҷи ҳодисаро бо афзоиши амплитуда бозпас пароканда кардан мумкин аст. Ин таъсир чанде пеш дар як аналоги мавҷи об мушоҳида карда шуд. Ҳоло, агар мо тартиб диҳем, ки пас аз ҳар як пароканда паси ҳаракат ба сӯи сурохи сиёҳ равона карда шавад, амплитудаи он ба таври назаррас афзоиш хоҳад ёфт.

Питер Миллингтон корманди илмии гурӯҳи зарраҳои кайҳоншиносии Донишгоҳи Ноттингем мебошад.

Дар назарияи квантӣ, зарраҳои азим низ ҳамчун мавҷ мавҷуданд ва зарраҳои азим метавонанд дар назди сӯрохиҳои сиёҳ банданд. Майдони скалярӣ (тавсифи бозони сифр-сифр), бо дарозии мавҷҳои Комптон ба андозаи сӯрохи сиёҳ муқоиса карда мешавад, дар ergoregion пароканда мешавад ва аз дурахшон мегузарад. Режимҳое, ки дар наздикии сӯрохи сиёҳ банданд, пас метавонанд такрор ба такрор пароканда шаванд ва ин боиси ноамнӣ бо номи бомбаи сӯрохи сиёҳ гардад. Агар чунин майдонҳои скалярии сабук дар табиат мавҷуд бошанд, ин ноустуворӣ ба зичии аҳолии импулсҳои муайяни кунҷии сурохиҳои сиёҳ таъсир мерасонад ва имкон медиҳад, ки мушоҳидаҳо ба массаи ин майдонҳо ҳудудҳо муқаррар кунанд.

Ноустувории бомбаи сурохии сиёҳ наметавонад барои майдонҳои фермионикӣ (чархзании нисфи адад) ба амал ояд, бинобар принсипи истиснои Волфганг Паули, ки монеаи зиёда аз як фермион дар ҳама ҳолатҳо мебошад. Аммо, сӯрохиҳои сиёҳи даврзананда радиатсияи устувори фермиҳои бесимро дар ҳамон диапазонҳои басомадие, ки барои бозонҳо фавқулодда интизор мешаванд, хориҷ мекунанд. Ин ҳамчун радиатсияи Unruh & # 8211Starobinsky маъруф аст, ки онро Вилям Унрух ва Алексей Старобинский кашф кардаанд. Вақте ки фермионҳо азиманд, радиатсияи устувор ба ҷои ноустуворӣ иваз карда мешавад, ки ба таназзули вакууми квантӣ ба ҳолати ғайримустақим мувофиқат мекунад: баҳри Керр-Ферми, ки дар он режимҳои муайяни фермионӣ, ки бо сурохи сиёҳ ҳамҷоя мешаванд тавассути истихроҷи энергияи гардиш ва импулси кунҷии он.

Барои фаҳмидани ин раванд, мо метавонем шабоҳатро бо электродинамикаи квантии қавӣ-соҳа истифода барем. Фарз мекунем, ки мо потенсиали ҳатмии заряди аввалияро бо фермиони азими заряднок ҷорӣ мекунем. Ҳангоми зиёд кардани заряд ва аз ин рӯ умқи потенсиал, дар канори давомдори мусбат ҳолатҳои ба ҳам пайваст пайдо мешаванд, ки ҳангоми тақвият ёфтани потенсиали ҳатмӣ тавассути холигии омма ба поён ҳаракат мекунанд. Ҳангоме ки ҳолат ба қаъри холигии оммавӣ мерасад ва аз ҳад танқид мешавад, вай ба континууми манфӣ мубаддал мешавад, ки ба партоби стихиявии позитрон оварда мерасонад (нигаред ба расми 1). Ҳангоме ки потенсиали пайвастшавӣ муҳим мешавад, вакууми субкритикӣ, нейтралӣ ба вакууми заряднок пӯсида мешавад. Ин раванд паси аутоионизатсия дар физикаи атомӣ ва ҳастаӣ мебошад.

Расми 1: Ҳолатҳои атомие, ки ба энергияи −mc 2 мерасанд, ба партоби стихиявии позитрон оварда мерасонанд, зеро ҳолати шадид ба континаменти манфӣ-энергетикӣ «ғарқ мешавад».

Дар ҳолати Керр, бо афзоиши импулси кунҷии сӯрохи сиёҳ, вакуумои субкритикӣ ва ғайримарқул ба вакуумҳои ҳамҷавор: баҳри Керр-Ферми мепазад. Он чизе, ки мо нишон додем, он аст, ки ин фано комилан дар спектри режимҳои фермионии квазиормалӣ, ҳолатҳои ноустувори умри ниҳоӣ рамзгузорӣ шудааст ва он ба тариқи зайл идома мекунад. Сӯрохи сиёҳ бо импулси ибтидоии кунҷӣ ба вуҷуд омадааст ва вакууми фермион бетартиб аст. Пас аз он шуоъхӯрии радиатсияи Унрух-Старобинский ба кор даромада, импулси кунҷиро оҳиста мебарорад ва қисме аз ин радиатсия дар мадорҳо ғарқ мешавад. Пас аз он, ки ҳар як мадори гирифташуда ду маротиба пур карда шуд (чарх занед ва чарх занед), принсипи истисно равандро қатъ мекунад ва мо бо баҳри ҳамҷояшудаи Керр-Ферми боқӣ мондаем. Орбитҳои аҳолинишин бо режимҳои тақрибан муқаррарӣ алоқаманданд ва азбаски ин ҳолатҳои ба дом афтодаро радиатсияи Унрух-Старобинский пур мекунад, онҳо низ ҳамон шароити фавқулоддаеро қонеъ мекунанд, ки режимҳои скалярии ба таври фавқулодда афзоянда доранд. Аз ин рӯ, ташаккули баҳри Керр-Ферми метавонад ҳамчун вимпели фермионии ноустувории бомбаи сурохии сиёҳ ҳисобида шавад, бо афзоиши фавқулоддаи ноустуворӣ, ки аз ҷониби принсипи истиснои Паули халалдор шудааст.

Пастшавӣ барои аксари зарраҳои модели стандартӣ хеле суст пеш меравад, зеро (ба истиснои эҳтимолии нейтринои сабук) дарозии мавҷҳои Комптон нисбат ба андозаи сӯрохиҳои сиёҳии астрофизикӣ хеле хурдтар (ё калонтар аст, дар сурати фотон). Аммо, ноустувории вакууми квантӣ дар атрофи сӯрохиҳои сиёҳ, бо вуҷуди ин, дарро барои маҳдудиятҳои нави астрофизикӣ дар назарияҳо берун аз Модели стандартӣ ва нисбии умумӣ боз мекунад. Ҳангоми мушоҳидаи сӯрохиҳои сиёҳи гардишро бидуни баҳри Керр-Фермӣ, мо метавонем мавҷудияти фермионҳои дорои массаҳои хеле камро, ки масалан аз назарияи сатр ё ҳамчун номзадҳои ултра сабуки торикӣ ба вуҷуд меоянд, истисно кунем. Чунин маҳдудиятҳо бо истифода аз ноустувории бомбаи сиёҳ барои мавҷудияти аксияҳои псевдоскалар ва дар массаи фотон ба даст оварда шудаанд ва динамикаи баҳри Керр-Ферми метавонад равзанаи нави ҷолибро дар блокҳои бунёдии коиноти мо пешниҳод кунад.

Мақолаи пурраи вазнинии классикӣ ва квантиро хонед:
Режимҳои тақрибан муқаррарӣ ва пусидароии вакууми фермионикӣ дар атрофи сурохи сиёҳи Керр
Антонин Кутант ва Питер Миллингтон 2019 Синф. Квантӣ Грав. 36 035005

Барои пайгирии CQG + бо имзои суроғаи почтаи электронии худ дар 'пайравӣ' дар поёни ин саҳифа барои огоҳии фаврӣ аз вурудоти нав сабти ном кунед.

Ҳуҷҷатҳои CQG барои таблиғ дар асоси мундариҷаи ҳисоботи доварон интихоб карда мешаванд. Он коғазҳое, ки шумо дар бораи CQG + мехонед, аз ҷониби ҳамсолонатон баҳои баландсифат дода шудааст.


  • Диаграммаи H-R нишон медиҳад, ки синну соли M80 тақрибан 12 миллиард сол аст
  • ситораҳои аз 0,8 миқдори офтобӣ бузургтар аз марҳилаи бузурги сурх падид омада, асосан ба карликҳои сафед мубаддал гаштанд
  • Хусусиятҳои диаграммаи H-R барои як массаи офтобӣ дар диаграммаи M80 H-R ба назар намоёнанд
    • ситораҳои сурхҷусса, уфуқӣ ва шохаҳои асимптотика-бузургҷусса дар M80 тақрибан як массаи офтобӣ мебошанд
    • Чанд сайёҳони кабуд дар диаграммаи M80 H-R пайдо мешаванд
      • Чаро ин ситораҳои азим бештар пештар ба карахтҳои сафед мубаддал нашуданд?
      • Ҷавоб - онҳо мисли дигар ситораҳои кластер қадимӣ нестанд
      • Онҳо ба наздикӣ тавассути якҷояшавии ситораҳои поёнии оммавӣ ба вуҷуд омадаанд
      • Дар баъзе ҳолатҳо якҷояшавӣ натиҷаи таҳаввулоти системаҳои дуӣ мебошад (ба поён нигаред)

      ситораҳои ҷавон "металлӣ бой" доранд

      Металлҳо то дами марг дар ситораҳо тавлид намешаванд

      Вақте ки онҳо дар таркиш мемиранд, онҳо металлҳоро эҷод мекунанд ва ба муҳити байни ситорагон паҳн мекунанд.

      Ситораҳои кӯҳна пеш аз марги бисёр ситорагон ва газҳои байниситорӣ кам металл доштанд

      Ситораҳои ҷавон ба қарибӣ, пас аз мурдани бисёр ситорагон ва бо металлҳо бой гардидани муҳити байни ситорагон офарида шуданд


      Барномаҳо

      Атомҳо

      Принсипи истисно кардани Паули ба шарҳ додани падидаҳои гуногуни физикӣ кӯмак мерасонад. Яке аз натиҷаҳои махсусан муҳими принсип сохтори муфассали қабати электронии атомҳо ва тарзи мубодилаи атомҳо бо электронҳо мебошад, ки гуногунии элементҳои кимиёвӣ ва таркиби химиявии онҳоро шарҳ медиҳанд. Атоми аз ҷиҳати электрикӣ нейтрал дорои электронҳои ба ҳам пайваст, ки шумораи онҳо ба протонҳои ядро ​​баробар аст. Электронҳо, ки fermions мебошанд, наметавонанд ҳамон квантро ҳамчун электронҳои дигар ишғол кунанд, аз ин рӯ, электронҳо бояд дар дохили як атом "стекл" кунанд, яъне чархҳои гуногун дошта бошанд ва дар як мадори орбиталии ҳамон электрон, ки дар поён оварда шудааст.

      Намунаи атоми гелийи нейтралӣ мебошад, ки дорои ду электронҳои ба ҳам алоқаманд мебошанд, ки ҳарду метавонанд энергияи пасттаринро ишғол кунанд () ҳолатҳо тавассути ба даст овардани спини муқобил чун спин қисми ҳолати квантии электрон мебошад, ду электрон дар ҳолатҳои гуногуни квантӣ мебошанд ва принсипи Паулиро вайрон намекунанд. Бо вуҷуди ин, чарх метавонад танҳо ду арзиши гуногунро гирад (хосияти арзишҳо). Дар атоми литий, бо се электронҳои баста, электронҳои сеюм наметавонанд дар а ҷойгир шаванд давлат ва бояд яке аз энергияи олиро ишғол кунад ба ҷои ин давлатҳо. Ба ҳамин монанд, унсурҳои пай дар пай калонтар бояд садафҳои энергияи пай дар пай баландтар дошта бошанд. Хусусиятҳои химиявии элемент бештар ба шумораи электронҳо дар атомҳои қабати болоии вобастагӣ доранд, ки шумораи онҳо қабатҳои электронии ишғолкардашуда гуногунанд, аммо ҳамон миқдори электронҳо дар ниҳони берунӣ хосиятҳои шабеҳ доранд, ки ин боиси ҷадвали даврии элементҳо мегардад. & # 918 & # 93: 214-218

      Барои санҷидани принсипи истисно кардани Паули барои атомҳои He, Гордон Дрейк & # 919 & # 93 ҳисобҳои хеле дақиқро барои ҳолатҳои гипотезии атоми He, ки онро вайрон мекунанд, анҷом доданд, ки номашон давлатҳои паронӣ. Баъдтар, К.Дейламян ва дигарон. & # 9110 & # 93 барои ҷустуҷӯи ҳолати паронии 1s2s 1 S спектрометр нурҳои атомиро истифода бурд0 аз ҷониби Дрейк ҳисоб карда шудааст. Ҷустуҷӯ бенатиҷа анҷом ёфт ва нишон дод, ки вазни омории ин ҳолати пароникӣ ҳадди болоии 5x10 −6 дорад. (Принсипи истисно вазни сифрро дар назар дорад.)

      Хусусиятҳои ҳолати сахт

      Дар ноқилҳо ва нимноқилҳо миқдори хеле зиёди орбиталҳои молекулавӣ мавҷуданд, ки самаранок структураи бандии сатҳи энергетикиро ташкил медиҳанд. Дар ноқилҳои қавӣ (металлҳо) электронҳо ба дараҷае вайрон мешаванд, ки ҳатто ба иқтидори гармии металл саҳми зиёд гузошта наметавонанд. & # 9111 & # 93: 133–147 Бисёр хосиятҳои механикӣ, электрикӣ, магнитӣ, оптикӣ ва химиявии ҷисмҳо оқибати мустақими истиснои Паули мебошанд.

      Устувории модда

      Устувории ҳар як ҳолати электронӣ дар атомро назарияи квантии атом тавсиф мекунад, ки нишон медиҳад, ки наздикшавии электрон ба ядро ​​ҳатман энергияи кинетикии электронро меафзояд, татбиқи принсипи номуайянии Ҳейзенберг. & # 9112 & # 93 Аммо, устувории системаҳои калон бо бисёр электронҳо ва бисёр нуклонҳо саволи дигар аст ва принсипи истиснои Паулиро талаб мекунад. & # 9113 & # 93

      Нишон дода шудааст, ки принсипи хориҷкунии Паули барои он собит аст, ки миқдори оддии массавӣ устувор ва ҳаҷмро ишғол мекунад. Ин пешниҳодро бори аввал соли 1931 Пол Эренфест пешниҳод карда, қайд кард, ки электронҳои ҳар як атом наметавонанд ҳама ба мадори аз ҳама энергияи пасттарин афтанд ва бояд қабатҳои пай дар пай калонтарро ишғол кунанд. Аз ин рӯ, атомҳо ҳаҷмро ишғол мекунанд ва наметавонанд бо ҳам сахт фишурда шаванд. & # 9114 & # 93

      Далели ҷиддитар аз ҷониби Фриман Дайсон ва Эндрю Ленард (де), ки тавозуни қувваҳои ҷаззоб (электрон-ҳастаӣ) ва ҷаззоб (электрон-электрон ва ҳастаӣ-ядроиро) ба назар гирифта, нишон доданд, ки моддаҳои оддӣ фурӯ мераванд ва ишғол мекунанд, оварда шуданд. ҳаҷми хеле хурдтар бе принсипи Паули. & # 9115 & # 93 & # 9116 & # 93

      Натиҷаи принсипи Паули дар инҷо ин аст, ки электронҳои як спинро бо таъсири мутақобилаи мубодилаи мубодила ҷудо нигоҳ медоранд, ки ин таъсири кӯтоҳ аст ва ҳамзамон бо қувваи электростатикии дарозумр ё кулонӣ амал мекунад. Ин таъсир қисман барои мушоҳидаи ҳаррӯза дар ҷаҳони макроскопӣ масъул аст, ки ду ҷисми сахт наметавонанд дар як вақт дар як ҷой бошанд.

      Астрофизика

      Дизон ва Ленард қувваҳои шадиди магнитӣ ё ҷозибаро, ки дар баъзе ашёи астрономӣ рух медиҳанд, ба назар нагирифтанд. Дар соли 1995 Эллиотт Либ ва ҳамкорон нишон доданд, ки принсипи Паули то ҳол дар соҳаҳои шадиди магнитӣ, ба монанди ситораҳои нейтрон, устувориро ба бор меорад, гарчанде ки он дар зичии нисбат ба моддаҳои оддӣ хеле баландтар аст. & # 9117 & # 93 Ин як оқибати нисбии умумист, ки дар майдонҳои ҷозибаи ба шиддат шадид материя фурӯ рехта сӯрохи сиёҳро ба вуҷуд меорад.

      Астрономия намоиши аҷиби самараи принсипи Паулиро дар шакли ситораҳои карлики сафед ва нейтронӣ пешкаш мекунад. Дар ҳарду ҷисм сохтори атомро фишори шадид вайрон мекунад, аммо ситорагон дар мувозинати гидростатикӣ нигоҳ дошта мешаванд фишори таназзул, инчунин бо фишори Ферми маълум аст. Ин шакли экзотикии модда ҳамчун материяи вайроншуда маълум аст. Қувваи бузурги ҷозибаи массаи ситора одатан дар мувозинат бо фишори ҳароратӣ, ки аз гармии дар синтези термоядрой ҳосилшуда дар ядрои ситора ба вуҷуд омадааст, нигоҳ дошта мешавад. Дар карахтҳои сафед, ки ба ҳамбастагии ҳастаӣ дучор намешаванд, қувваи муқобил ба ҷозиба бо фишори вайроншавии электронҳо таъмин карда мешавад. Дар ситораҳои нейтрон, таҳти таъсири нерӯҳои ҷозибаи боз ҳам қавитар, электронҳо бо протонҳо якҷоя шуда, нейтронҳо ба вуҷуд меоранд. Нейтронҳо қодиранд, ки ҳатто дар доираи кӯтоҳтар фишори вайроншавӣ, фишори таназзули нейтронҳоро ба вуҷуд оранд. Ин метавонад ситораҳои нейтрониро аз фурӯпошии минбаъда устувор созад, аммо дар ҳаҷми хурдтар ва зичии баландтар аз як карлики сафед. Ситораҳои нейтрон "сахттарин" объектҳо мебошанд, ки модули ҷавони онҳо (ё дақиқтараш, модули маҷмӯӣ) аз 20 дараҷа бузургтар аз алмос аст. Аммо, ҳатто ин устувории азимро майдони ҷозибаи массаи ситораи нейтронӣ, ки аз ҳадди Толман - Оппенгеймер - Волкофф мегузарад, бартараф карда, боиси пайдоиши сӯрохи сиёҳ мегардад. & # 9118 & # 93: 286-287