Neutrinos que atraviesan un agujero negro

Question

He leído esto:

https://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino

La fuerza débil tiene un alcance muy corto, la gravedad es extremadamente débil a escala subatómica y los neutrinos, como leptones, no participan en la interacción fuerte. Así pues, los neutrinos suelen atravesar la materia normal sin obstáculos y sin ser detectados.

Ahora sabemos que de los agujeros negros ni siquiera puede escapar la luz.

Y los neutrinos deberían tener masa en reposo. Pero los neutrinos no se ven afectados por la gravedad a escala subatómica, porque la gravedad es muy débil a esa escala, y los neutrinos interactúan muy débilmente.

La única razón por la que ni siquiera la luz puede escapar de un agujero negro es la gravedad (energía de tensión) que curva el espaciotiempo. Pero como los neutrinos no se ven afectados por ella a escala subatómica, los neutrinos deberían atravesar un agujero negro.

Pregunta:

1. ¿Los neutrinos atraviesan los agujeros negros como la materia normal? ¿Se ha realizado algún experimento para medir si podemos detectar neutrinos que atraviesen agujeros negros?

Answer 1

No, has entendido mal lo que dice la Wikipedia. Wikipedia sólo dice que "la gravedad es extremadamente débil" a escala subatómica. No dice "los neutrinos no se ven afectados por la gravedad".

No pueden atravesar un agujero negro, al igual que la luz no puede atravesar un agujero negro. Los fotones son aún más ligeros (¡ninguna masa es tan ligera como puede serlo!) que los neutrinos, y los fotones se encuentran ciertamente a "escalas subatómicas" (¡son partículas fundamentales!), por lo que si los fotones no pueden escapar de los agujeros negros, los neutrinos tampoco. (De hecho, nada puede: por eso son agujeros negros).

Answer 2

los neutrinos no se ven afectados por la gravedad a escala subatómica

¿De dónde sacas esa idea? No forma parte de la física convencional.

Una de las principales ideas en las que se basa la relatividad general es que la gravedad no es una fuerza más que se debate en el campo de la física, sino que se trata de una fuerza más. es la arena. Es decir, la gravedad es en realidad sólo la geometría del espaciotiempo, y cualquier cosa (incluido un campo de neutrinos) en el espaciotiempo está experimentando esa geometría.

Así que no, la física estándar no predice que los neutrinos puedan escapar de un agujero negro. En cambio, la física estándar predice que todo que entre en el horizonte de un agujero negro no podrá salir de él, incluidos los neutrinos. Nadie ha hecho un experimento que pueda probar esta teoría porque no tenemos muy buenos telescopios de neutrinos ni muy buen acceso a los agujeros negros. Y es posible que la física estándar esté equivocada. Pero eso es todo lo que podemos decir por ahora.

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EDITAR: En los comentarios de abajo, el OP señala la confusión subyacente que llevó a esta pregunta, que es el papel de los gravitones en la física de los agujeros negros. En primer lugar, los gravitones (como señala @probably_someone) no forman parte de la física convencional. En particular, no sabemos cómo formular una teoría completa de la gravedad utilizando la teoría cuántica de campos. Nosotros puede cuantizar linealizado gravedad, que es la razón básica por la que nadie se molesta en hablar de gravitones, pero que no se extiende a los sistemas gravitatorios no lineales. Y ese es el punto clave: los agujeros negros son muy no lineales (a menos que estés muy lejos).

Una consecuencia de esto es que no se puede modelar un agujero negro como una partícula que interactúa con otras partículas mediante el intercambio de gravitones. Nuestra teoría física actual no funciona así. Hay una pregunta relacionada con una respuesta muy agradable aquí , donde Jerry Schirmer señala que el gravitón es una excitación de el campo gravitatorio, y no el campo mismo - pero es el campo el que hace un agujero negro, no sus excitaciones. Quizás quieras apelar a teoría cuántica de campos en el espaciotiempo curvo pero incluso entonces, básicamente asumes una curvatura de fondo del espaciotiempo. Y es esa curvatura de fondo la que afecta al movimiento del neutrino y lo atrapa dentro del horizonte.

Answer 3

El agujero negro se engullen los neutrinos para el almuerzo y pensar "Mmm, qué delicioso aperitivo!" :)

En serio. Los Neutrinos son sólo pequeños trozos de enorme importancia, y así van a ser consumidos por el agujero de la misma manera que cualquier otro asunto será. La falta de interactividad de los neutrinos es que no son interactivos con la electromagnética y la fuerza fuerte, que elimina la mayoría de la interacción con la materia ordinaria, porque estas dos fuerzas son muy fuertes, y por lo tanto constituyen la mayor parte de lo que hace que la materia ordinaria altamente interactivo, mientras que las otras dos fuerzas, que los neutrinos hacer interactúan, es decir, la fuerza débil y la gravedad, son mucho más débiles. Así, las dos primeras fuerzas de la cuenta para la inmensa mayoría de la interactividad de la materia ordinaria y de manera que las partículas hacer caso omiso de ellas se han reducido en gran medida la interactividad. Pero en condiciones extremas, estos "débil" interacciones pueden convertirse en mucho más fuerte, y el agujero negro es un ejemplo de una condición extrema.

Answer 4

Que la gravedad sea débil a escala subatómica significa que, a escala subatómica, el efecto gravitatorio entre dos partículas es débil en comparación con otros efectos. En lo que respecta a la gravedad, los agujeros negros son prácticamente lo contrario de "escala subatómica" y "débil". Así que un sistema con un agujero negro y un neutrino ya no está en una escala subatómica.