24 oktober 2021

Gooi een axionbom in een zwart gat en de behoudswet van lading wordt geschonden

Impressie van een zwart gat. Credit: NASA/JPL-Caltech

Natuurkundigen zijn dol op behoudswetten, de wetten die stellen dat een bepaalde eigenschap (bijvoorbeeld massa, energie, lading, impuls, etc.) van een systeem constant blijft als externe factoren geen rol spelen. Eén daarvan is de behoudswet van lading, de wet die stelt dat de totale lading in een geïsoleerd systeem nooit verandert. Maar onderzoekers van Imperial College London, Cockcroft Institute en Lancaster University denken dat de behoudswet van lading wel degelijk geschonden kan worden en wel bij zwarte gaten. Sinds John Wheeler in de jaren zestig met z’n no-hair-theorema kwam weten we dat zwarte gaten maar drie eigenschappen hebben: massa, impulsmoment en… lading. Die lading is in principe gelijk aan de lading van de ster waaruit het zwarte gat is onstaan en daarmee is de lading behouden. Vallen er drie positief geladen protonen in een zwart gat, dan zouden er ook drie negatief geladen elektronen in moeten verdwijnen om de ladingbalans in evenwicht te houden.

Een axion veld en elektromagnetisch veld die met elkaar verbonden zijn. Credit: Imperial College London.

Nu komen drie onderzoekers dus met de hypothese dat zwarte gaten wel degelijk de behoudswet van lading kunnen schenden. Dat gaat niet zomaar, want er is naast een verdampend zwart gat (een zwart gat dat middels uitzending van Hawkingstraling massa verliest) nog iets bijzonders voor nodig, namelijk een… axionbom. Axionen zijn we hier op de Astroblogs vaker tegengekomen, hypothetische deeltjes die één van de vele kandidaat-donkere materie deeltjes zijn [1]Dit hypothetische deeltje werd al in 1977 geopperd om duidelijk te maken waarom neutronen nooit reageren op een electrisch veld, terwijl de quarks waar ze uit bestaan dat wel doen – daar werd … Continue reading. Aan dat deeltje is ook een veld verbonden, het axionveld, en dat veld zou in theorie kunnen reageren met elektromagnetische velden, die we maar al te goed kennen en die beschreven worden middels de veldvergelijkingen van Maxwell. OK en dan de hamvraag hoe je die schending van behoudswet van lading in een zwart gat bewerkstelligt. Welnu, als je in een verdampend zwart gat een massa van axionen zou gooien, die een lading heeft door die verbonden axion- en EM-velden, dan zou dat de lading van het zwarte gat dusdanig veranderen dat er een schending van de behoudswet van lading plaatsvindt. Hier het vakartikel waarin je alle details van deze hypothetische excercitie kunt nalezen, verschenen in Annalen der Physik (het tijdschrift waarin eerder Albert Einstein z’n Speciale en Algemene Relativiteitstheorie publiceerde). Bron: Science Daily.

References

References
1 Dit hypothetische deeltje werd al in 1977 geopperd om duidelijk te maken waarom neutronen nooit reageren op een electrisch veld, terwijl de quarks waar ze uit bestaan dat wel doen – daar werd de Peccei-Quinn theorie voor in het leven geroepen en die vereiste het bestaan van het axion. Dankzij de axionen kan het neutron elektrisch neutraal zijn en blijven én ze verklaren waarom we niet op grote schaal deeltjes zien die de zogeheten CP-symmetrie schenden (het zogeheten sterke CP-probleem).

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.