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2024-06-21 13:20:04

弦理论解开了黑洞光子球外粒子行为的谜团

导读 2022年1月7日整理发布:在点粒子的量子理论中,一个基本量是相关函数,它测量粒子从一个点传播到另一个点的概率。当两点通过类似光的轨迹连

2022年1月7日整理发布:在点粒子的量子理论中,一个基本量是相关函数,它测量粒子从一个点传播到另一个点的概率。当两点通过类似光的轨迹连接时,相关函数会产生奇点。在平坦的时空中,有这样一条独特的轨迹,但当时空弯曲时,可以有许多连接两点的光一样的轨迹。这是引力透镜的结果,它描述了弯曲几何对光传播的影响。

在黑洞时空的情况下,有类似光的轨迹在黑洞周围盘旋数次,从而形成一个黑洞光子球,正如事件视界望远镜(EHT)最近拍摄的超大质量黑洞图像所见在银河系 M87 的中心。

EHT Collaboration 于 2019 年 4 月 10 日发布的图像捕捉到了黑洞及其光子球体的阴影,即围绕它的光环。光子球可能出现在黑洞的某个区域,在该区域,从水平方向进入的光会被重力迫使在不同的轨道上传播。这些轨道导致上述相关函数中的奇点。

然而,在某些情况下,由多次环绕黑洞的轨迹产生的奇点与物理预期相矛盾。Dodelson 和 Ooguri 已经表明,这种奇点在弦理论中是可以解决的。

在弦理论中,每个粒子都被认为是弦的特定激发态。当粒子沿着黑洞周围几乎类似光的轨迹行进时,时空曲率会导致潮汐效应,从而拉伸弦。

Dodelson 和 Ooguri 表明,如果将这些影响考虑在内,奇点会与物理预期一致地消失。他们的结果提供了证据,即一致的量子引力必须包含扩展对象,例如弦作为其自由度。