热点新闻
电子有可能是一个小黑洞吗?
2024-11-21 14:51  浏览:1349  搜索引擎搜索“手机全球会展网”
温馨提示:信息一旦丢失不一定找得到,请务必收藏信息以备急用!本站所有信息均是注册会员发布如遇到侵权请联系文章中的联系方式或客服删除!
联系我时,请说明是在手机全球会展网看到的信息,谢谢。
展会发布 展会网站大全 报名观展合作 软文发布

作为基本粒子之一,电子的最典型的属性包括质量、电荷和自旋角动量,这些量都已被实验精确地测定,且与物理理论的计算结果符合得非常好。


对于它的大小,根据实验,电子的半径的上限只有10-22m,这是一个非常小的值。一般倾向于认为电子是一个点粒子,也就是没有大小。

而说起黑洞,作为一种致密天体,根据黑洞的无毛定理(black hole no-hair theorem),它的基本属性与电子类似,由质量、电荷和自转角动量描述。


另外,根据广义相对论,黑洞的质量集中在它的中心的一个点,这个点叫奇点,它是一个没有大小的点。

对比电子和黑洞,虽然一个是基本粒子,一个是宇宙中的天体,但它俩看起来的确有点像呢!


这难免让人猜想,电子有没可能是一个微小的黑洞呢?

这种问题很难综合考虑,本文通过估算电子的寿命来尝试回答这一问题,以抛砖引玉石&轻拍。

我们都知道,地球的第二宇宙速度,也就是逃逸速度(escape velocity)为 逃 其中 为万有引力常量, 和 分别为地球质量和半径。


对于黑洞,如上图所示,它的视界上的光刚好能逃离出来。这决定了它的视界半径,也就是施瓦西半径 满足关系式

其中 是光速, 为黑洞质量。

根据斯蒂芬·霍金的理论,黑洞并不是只进不出,它还会发出辐射,即所谓霍金辐射(Hawking radiation)。


根据安鲁效应(Unruh effect),黑洞辐射温度 与黑洞视界上的重力加速度 的关系为

其中 , 为普朗克常数。 为玻尔兹曼常数。

诸君都很熟悉 与 的关系,即 联合式(1)、(2)和(3)得 按照相对论质能关系,黑洞的能量应为 由于霍金辐射,能量和质量都会减少,上式两边求时间导数得 根据斯忒藩-玻尔兹曼定律(Stefan-Boltzmann law),将黑洞的辐射看作平衡态的黑体辐射,则黑洞的单位表面积在单位时间内的辐射能为 其中斯忒藩-玻尔兹曼常数 。

将黑洞视界看作球形,则黑洞表面单位时间内辐射的能量为 联立式(4),(5)和(6)得 代入系数 的值到式(7)得 设黑洞初始质量为 ,蒸发完所需时间为 ,则 即 故得黑洞蒸发完所需的时间,即寿命为 如果电子是一个黑洞,则该黑洞的质量为电子静止质量0.91×10-30kg,代入如下数值到上式

计算得 。

根据这个结果,如果电子是黑洞,它的寿命的数量级小至10-107s,这个时间在物理学里根本不存在,因为它比普朗克时间(5.39×10⁻⁴⁴s)还小。

但是,实际上的电子,它是不衰变的,所以它的寿命极长,甚至有人认为可能堪比宇宙的年龄。

所以,电子不可能是一个黑洞。

来源:物含妙理

编辑:cc

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

如需转载请联系原公众号

1.2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.


发布人:d521****    IP:124.223.189***     举报/删稿
展会推荐
让朕来说2句
评论
收藏
点赞
转发