Die Physik, die nahe dem Zentrum eines Schwarzen Lochs existiert, kann mit der Theorie "Schleifenquantengravitation" untersucht werden. Die Theorie verwendet die Quantenmechanik, um die Gravitationsphysik über Einsteins allgemeine Relativitätstheorie hinaus zu erweitern.
Es hat seinen Ursprung im Penn State und wurde von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt übernommen, um neue Paradigmen in der modernen Physik zu erforschen. Es wird als die beste Methode zur Analyse extremer kosmologischer und astrophysikalischer Phänomene in Teilen des Universums angesehen, wie z. Schwarze Löcher .
Neue Papiere fördern das Denken
Zwei neue Arbeiten tun genau dies. Abhay Ashtekar und Javier Olmedo vom Penn State und Parampreet Singh von der Louisiana State University haben Arbeiten veröffentlicht, die die geleistete Arbeit erweitern und die Quantengravitation der Schleife zur Analyse der Quantennatur des Urknalls verwenden.
Die neuen Arbeiten erweitern diese Ergebnisse auf das Innere von Schwarzen Löchern. "Die beste Gravitationstheorie, die wir heute haben, ist die allgemeine Relativitätstheorie, aber sie hat Einschränkungen." sagte Ashtekar, Evan Pugh Professor für Physik, Inhaber des Eberly Family Chair für Physik und Direktor des Penn State Institute für Gravitation und Kosmos.
"Zum Beispiel sagt die allgemeine Relativitätstheorie voraus, dass es Orte im Universum gibt, an denen die Schwerkraft unendlich wird und die Raumzeit einfach endet. Wir bezeichnen diese Orte als 'Singularitäten'. Aber selbst Einstein stimmte zu, dass diese Einschränkung der allgemeinen Relativitätstheorie aus dem resultiertTatsache, dass es die Quantenmechanik ignoriert. "
Die Schleifenquantengravitationstheorie erweitert die Relativitätstheorie
Die Singularität kann als Ergebnis der Raumzeit verstanden werden, die im Zentrum eines Schwarzen Lochs so gekrümmt ist, dass die Raumzeit gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie gekrümmt und schließlich unendlich wird.
Dies führt dann dazu, dass die Raumzeit eine gezackte Kante hat, jenseits dieser Kante existiert keine Physik mehr und dies wird als Singularität bezeichnet.
Der Urknall ist ein weiteres Beispiel für Singularität. Im Rahmen der allgemeinen Realität ist es unmöglich zu fragen, was vor dem Urknall passiert ist, weil die Raumzeit endet und es keine vorher gibt.
Das Modifizieren von Einsteins Gleichungen durch die Quantengravitation der Schleife ermöglicht es Forschern, die Physik über den Urknall hinaus zu treiben, um neue Vorhersagen zu treffen.
Ähnliche Modifikationen, die die Quantenmechanik durch die Schleifenquantengravitation einbezogen haben, haben es den Autoren der neuen Arbeiten ermöglicht, neue Vorhersagen für die Singularität des Schwarzen Lochs zu treffen.
„Die Grundlage der Quantengravitation der Schleife ist Einsteins Entdeckung, dass die Geometrie der Raum-Zeit nicht nur eine Bühne ist, auf der kosmologische Ereignisse ausgeführt werden, sondern selbst eine physikalische Einheit, die gebogen werden kann“ sagte Ashtekar.
„Als physikalische Einheit besteht die Geometrie der Raum-Zeit aus einigen Grundeinheiten, ebenso wie die Materie aus Atomen besteht. Diese Geometrieeinheiten - sogenannte Quantenanregungen - sind um Größenordnungen kleiner als wir könnenMit der heutigen Technologie erkennen, aber wir haben präzise Quantengleichungen, die ihr Verhalten vorhersagen, und einer der besten Orte, um nach ihren Auswirkungen zu suchen, befindet sich im Zentrum eines Schwarzen Lochs. “
Die Beiträge erscheinen in den Zeitschriften als "Vorschläge der Redaktion" Physical Review Letters und Physical Review am 10. Dezember 2018 und wurden auch in einem Viewpoint-Artikel in der Zeitschrift Physics hervorgehoben.