Kann ich ein Schwarzes Loch mit ein oder zwei Atomen machen?

Also habe ich mir etwas angeschaut, was gesagt hat

Wenn wir die Erde auf die Größe einer Erdnuss komprimieren würden, bekämen wir ein schwarzes Loch.

wenn wir den Mount Everest auf wenige Nanometer komprimieren würden; wir würden ein schwarzes Loch bekommen.

Kann ich ein Schwarzes Loch mit ein oder zwei Atomen machen? Wenn ja, würde es größer werden und sich in ein normal großes Schwarzes Loch verwandeln?

Es gibt zwei Antworten: Ja und Nein.

Ja, weil jede Masse M einen Schwarzschildradius hat, der durch (wobei G die Gravitationskonstante ist (ungefähr und c die Lichtgeschwindigkeit ist (ungefähr 300 000 000) ). Wenn etwas auf seinen Schwarzschild-Radius komprimiert wird, wird es zu einem Schwarzen Loch. Sie können dies für ein Atom tun. Ein Kohlenstoffatom hat (zum Beispiel) eine Masse von so dass sein Schwartzschild-Radius 6,7×10-11m/s2×10-26kg2×(6,7×10-11)×(2×10-26$\frac{2GM}{c^2}$$6.7\times10^{-11}$$\mathrm{m/s}$$2\times10^{-26}\mathrm{kg}$

Die eigentliche Antwort lautet also nein, da es keine praktikable Möglichkeit gibt, ein Atom auf diese Größe zu komprimieren. Von Bedeutung ist hier die Tatsache, dass diese Größe so klein ist, dass sich Objekte dieser Größe nicht wie kleine Kugeln, sondern wie quantenmechanische Objekte verhalten. Aber ein Schwarzes Loch ist ein Gravitationsobjekt, das von der Allgemeinen Relativitätstheorie modelliert wird, und Relativitätstheorie und Quantenmechanik funktionieren nicht gut zusammen. Mit anderen Worten, wir haben kein wissenschaftliches Modell, um zu beschreiben, wie sich ein Schwarzes Loch mit atomarer Masse verhalten würde.

Stephen Hawking hat gezeigt, dass kleine Schwarze Löcher instabil sind, so dass ein Schwarzes Loch mit atomarer Masse sehr instabil wäre und in sehr kurzer Zeit verdampfen würde.

Ich denke die Antwort ist Nein .

Wenn wir versuchen, diese Atome zu komprimieren, landen wir (irgendwann) nahe genug an den Kernen, um zur Verschmelzung gezwungen zu werden. Fusion würde bedeuten, dass wir einen einzigen Kern gebildet haben.

Diese Phase ist unvermeidlich.

Ihre Frage zu zwei Atomen reduziert sich nun auf die Frage, ob ein einzelner Kern ein Schwarzes Loch bilden kann. .

Ein Kern ist eine Art komplexes Quark-Gluon-Gemisch, und wenn wir es stärker komprimieren, erhalten wir eine sehr dichte Version dessen, was wir im Grunde genommen nicht physikalisch richtig modellieren können.

Es ist äußerst unwahrscheinlich, dass die konventionelle allgemeine Relativitätstheorie auf etwas angewendet werden kann, das so klein ist, dass es tatsächlich kleiner ist, als wir glauben, dass wir die Quantentheorie anwenden können. Und die Energiedichte zu diesem Zeitpunkt wäre so hoch, dass unsere aktuellen Theorien keinen Sinn mehr ergeben. Wir brauchen eine Quantentheorie der Schwerkraft, und wir haben keine, die gut genug funktioniert. Tatsächlich sind wir nicht einmal sicher, ob eine Quantentheorie der Schwerkraft es uns erlauben würde, auf so kleine, energiereiche Skalen zu gehen - auch das ist unbekannt.

Wir sind also in unbekannten Gewässern.

Warum also "nein"?

Nun, um eine solche Komprimierung eines Kerns zu erzwingen, müssten wir Energien auf eine sehr kleine Region des Raums anwenden - kleiner, als wir es aufgrund der Konsequenzen des Unsicherheitsprinzips für möglich halten. Vereinfacht gesagt, können wir nicht mehr gleichzeitig sagen, wo sich der Kern befindet und wie schnell er sich bewegt. Es wäre unmöglich, sich auf eine kleinere Region zu beschränken. Dies würde lange bevor wir den Schwarzschild-Radius erreichen, in der Nähe der Planck-Länge geschehen .

Wie Sie der Antwort von @ James-K entnehmen können, beträgt der Schwarzschild-Radius ca. 10 ⁻⁵³  m, die Planck-Länge ist jedoch bei ca. 10 ⁻³⁵  m um 18 Größenordnungen größer .

So konnten wir unseren Kern nicht realistisch einschränken und auf einen Raum komprimieren, der klein genug war, um jemals seine Größe als Schwarzes Loch zu erreichen.

Jetzt können wir eine allgemeine Aussage treffen, dass eine neue Theorie eine Lücke bieten könnte, durch die wir das umgehen können, aber es ist unwahrscheinlich, dass wir erwarten würden, dass eine neue Theorie das meiste von dem wiedergibt, was wir bereits an diesen Grenzen wissen. Es ist schwer vorstellbar, dass das Ungewissheitsprinzip "verschwindet", daher sehe ich keinen Weg, das zu umgehen.

Es gibt eine unbewiesene Möglichkeit eines Ja.

Eine Quantentheorie der Gravitation , dass Werke könnten (Wiederholung könnte oder könnten nicht ) , dass die Schwerkraft finden bei diesem Maßstab seinen Charakter verändert und erlaubt es , Ereignishorizonte in größeren Größen zu bilden , als wir zur Zeit für solche Massenenergiebereiche erwarten würden.

Wir haben jedoch keine Beweise, die diese Idee stützen, und ich werde kein "Nein" in ein "Vielleicht Ja" umwandeln, nur um Platz für eine wilde Idee zu schaffen. Das ist Science Fiction, keine Wissenschaft.

Eine kleine Ergänzung zu den obigen Antworten (ich mag die Planck-Längenantwort). Es wurde angenommen, dass es theoretisch sowieso möglich sein könnte, sehr kleine Schwarze Löcher am CERN zu erzeugen, aber diese Theorie erforderte zusätzliche Dimensionen . Da keine Schwarzen Löcher beobachtet wurden, schlug die Theorie der zusätzlichen Dimensionen (in sehr kleinen Maßstäben) ein.

Selbst wenn diese schwarzen Löcher erzeugt werden könnten, wird vorausgesagt, dass sie sehr, sehr schnell verdunsten. (milliardstel einer milliardstel einer milliardstel Sekunde), aber selbst diese Verfallsrate sollte spürbar sein. Es wurden keine bemerkt.

Es lohnt sich auch zu fragen, ob das CERN zwei Protonen wirklich sehr schnell zusammenbricht und, wenn dies (theoretisch) ein Schwarzes Loch erzeugt, so tun, als wäre es möglich. . . Besteht dieses theoretische Schwarze Loch wirklich aus zwei Protonen oder besteht es aus zwei Protonen und 14 TeV plus kinetischer Energie? Ich denke, es ist genauer zu sagen, dass ein solches Schwarzes Loch wirklich aus der kinetischen Energie und nicht aus den Atomen selbst besteht.

Manche mögen Schrödingers Katze als Haarspalterei bezeichnen, aber ich denke, das ist ein wichtiger Punkt. Die enorme kinetische Energie einer Kollision mit nahezu Lichtgeschwindigkeit kann möglicherweise nur ein mikroschwarzes Loch erzeugen. In diesem Fall sollte die kinetische Energie als Hauptbestandteil und nicht als Atom bezeichnet werden.