Неравенство Пенроуза модифицировали для квантовых черных дыр
И предположили существование квантовой космической цензуры
Физики модифицировали неравенство Пенроуза в антидеситторовском трехмерном пространстве и проверили его на вращающихся и неподвижных квантовых черных дырах. В результате ученые выдвинули гипотезу о существовании квантовой космической цензуры в рамках полуклассической гравитации. Своими выводами исследователи поделились в Physical Review Letters.
Черные дыры в современной физике — ключевые объекты, которые помогли ученым понять, как соотносятся между собой геометрия и материя: например, неравенство Пенроуза (и его частный случай — неравенство Римана — Пенроуза) связало минимальную массу тела и площадь охватывающей его черной дыры. При этом оказалось, что любое нарушение неравенства Пенроуза подразумевает нарушение слабой космической цензуры в классической формулировке и не позволяет ученым рассматривать квантовые объекты сингулярности.
Однако если учесть тепловую природу черных дыр, энтропия которых пропорциональна площади горизонта событий, неравенство Пенроуза можно интерпретировать как ограничение на энтропию — получается квантовое неравенство Пенроуза, которое устанавливает соответствие между квантовой материей и классической гравитацией. Численная оценка этого неравенства требует от физиков решения полуклассических уравнений Эйнштейна, что на сегодняшний день стало открытой проблемой для размерностей пространства больше двух.
Антония Фрассино (Antonia Frassino) из Университета Алькала и ее коллеги из Великобритании, Испании и Италии проверили квантовое неравенство Пенроуза, обойдя ограничения на размерность пространства при решении уравнений Эйнштейна. Для этого ученые рассмотрели его модификацию в антидеситтеровском пространстве в предположениях конформной теории поля и проверили полученное неравенство на квантовых черных дырах BTZ, которые выбрали неслучайно: геометрию и термодинамику этих объектов физики легко нашли аналитически.
В первую очередь исследователи убедились, что для разработанной модели выполняется первый закон термодинамики, а после более подробного анализа квантового неравенства Пенроуза ученые сделали вывод, что достижение точного равенства означает следующее: квантовые эффекты могут создавать черные дыры с массами, запрещенными классической физикой, что по мнению теоретиков, стало первым признаком существования так называемой квантовой космической цензуры. При этом случаи потенциального нарушения неравенства локализовались для случаев термодинамически неустойчивых черных дыр.
Авторы работы отметили, что в дальнейшем их модель необходимо проверить на антидеситторовских пространствах более высоких размерностей и использовать другие разновидности квантовых черных дыр, чтобы выявить новые особенности полуклассической гравитации.
О том, как петлевая квантовая гравитация предсказала переход между черной и белой дырой, мы писали ранее.
Такие ловушки строит новый вид пауков-тенетников из Австралии
Арахнологи обнаружили на севере Австралии паука-тенетника из рода Propostira, который охотится на муравьев необычным образом. Он строит для этих насекомых ловушку, которая состоит из 15–60 паутинных нитей, соединяющих лист или кору дерева с основной ловчей сетью. У самого субстрата нити сходятся, формируя небольшой конус. Когда муравей появляется около этого конуса, он начинает вести себя агрессивно и кусает его. В результате конус отрывается от субстрата и катапультирует насекомое в ловчую сеть с ускорением до 1367 метров в секунду за секунду (что примерно соответствует 140 g) и скоростью до 4,36 метра в секунду. Дождавшись, когда жертва запутается, паук обматывает ее паутиной и затем поедает. Интересно, что Propostira sp. охотится только на один вид муравьев: азиатского муравья-портного. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.