Padec svetlobe v črno luknjo


    Ali je svetloba materija ali energija? Če ni materija, zakaj naj bi jo črna luknja potegnila vase?

    Svetlobo v kvantni teoriji polja popišemo s fotoni. To so delci brez mase, ki pa nosijo gibalno količino in imajo zato tudi od nič različno energijo. Svetloba torej po tej sliki nima mase, kar se sklada tudi s klasično sliko elektromagnetnega valovanja (t.j. svetlobe), kjer nosi elektromagnetno polje energijo, medtem ko o masi ni ne duha ne sluha.

    Sedaj pa k črnim luknjam in splošni teoriji relativnosti. Tu ima glavno besedo tenzor energije in gibalne količine, ki nam podaja ukrivljenost prostora. Pomembno spoznanje tu je, da sta odločilni energija in gibalna količina, ne pa mirovna masa delca. Pridevnik mirovna stoji pred maso zato, ker je masa pravzaprav dobro definirana le v sistemu, kjer telo miruje (od tod seveda mirovna), medtem ko je v vseh drugih sistemih veliko pravilneje govoriti o energiji telesa. Da je meja med maso in energijo v relativnosti zabrisana, je jasno že iz razvpite Einsteinove formule E=mc2.

    Le ta se za gibajoče telo nekoliko spremeni. Ko se telo giblje, ima energijo

    E=mc2,

    kjer je svet_crna_luk Lorentzov faktorsvet_crna_lukin svet_crna_luk=v/c normalizirana hitrost telesa. Hitreje kot se giblje telo, večjo ima energijo, le ta pa je tudi sorazmerna z maso telesa m. Kaj torej velja za fotone, ki imajo maso enako nič? Ker so brezmasni se v vakuumu gibljejo s svetlobno hitrostjo, tako, da je Lorentzov faktor neskončen (saj je svet_crna_luk=1),.Tega nato množimo z nič (m=0), kar nam da nedefiniran izraz. Gornje enačbe tako za fotone ne moremo uporabiti. Zanje velja, da lahko imajo poljubno energijo, tudi zelo majhno (saj spodnje meje, ki bi jo postavljala masa, ni), se pa zato vedno gibljejo s svetlobno hitrostjo. Poleg tega fotoni tudi nosijo gibalno količino. To, energija in gibalna količina, pa sta tudi tisti količini, ki določata sklapljanje fotonov z gravitacijskim poljem.

    (Jure Zupan)

    PUSTITE KOMENTAR

    Vpiši svoj komentar!
    Prosimo vpišite svoje ime

    This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.