Бросание «аксионной бомбы» в черную дыру бросает вызов фундаментальному закону физики

Сингулярности, такие как те, что находятся в центре черных дыр, где плотность становится бесконечной, часто называют местами, где а «ломается». Однако это не означает, что «все» может случиться, и физиков интересует, какие законы могут нарушиться и как.


Теперь исследовательская группа из Имперского колледжа Лондона, Института Кокрофта и Ланкастерского университета предложила способ, которым сингулярности могут нарушать закон сохранения заряда. Их теория опубликована в Анналы физики.

Соавтор, профессор Мартин МакКолл из отдела физики Imperial, сказал: «« Физика ломается в сингулярности »- одно из самых известных утверждений в поп-физике. Но, показывая, как это может происходить на самом деле, мы стремимся к цели. в одном из самых заветных законов физики: о сохранении заряда ».

Закон сохранения заряда гласит, что общий электрический заряд любой изолированной системы, включая Вселенную в целом, никогда не меняется. Это означает, что если отрицательно или положительно заряженные частицы перемещаются в одну область, то же количество соответственно заряженных частиц должно выйти.

Это было продемонстрировано в самых маленьких масштабах: когда в экспериментах, таких как Большой адронный коллайдер, создаются или уничтожаются различные частицы, всегда производится или уничтожается одинаковое количество отрицательно и положительно заряженных частиц, соответственно.

Теперь, изменив классические уравнения физики, включив в них аксионы, кандидата на темную материю, команда смогла показать, что временные сингулярности, такие как черные дыры, которые появляются, а затем испаряются, могут разрушить заряд, когда они закончатся. их жизни.

Аксионы – это гипотетические частицы, которые могут объяснить темную материю – «недостающие» 85 процентов материи Вселенной. Их предсказанные свойства могут сформировать поле, которое будет взаимодействовать с теми полями, о которых физики знали на протяжении веков – электромагнитными полями, которые описываются набором уравнений, называемых уравнениями Максвелла.

Используя раздел математики, называемый дифференциальной геометрией, команда выяснила, как создавать или разрушать заряд, нарушая закон сохранения заряда Вселенной.

Соавтор Джонатан Гратус сказал: «Вы можете представить себе создание« аксионной », которая удерживает заряд, путем объединения связанных аксионных и магнитных полей; а затем сбросить ее в испаряющуюся черную дыру. По мере того, как конструкция сжимается и исчезает в сингулярности, требуется электрический заряд. Это комбинация временной сингулярности и недавно предложенного типа аксионного поля, которая имеет решающее значение для его успеха ».