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黑洞能破坏物理定律吗?这个基本定律可能保不住了

新的研究表明,电荷守恒的基本定律在黑洞附近是如何被打破的。

奇点,如黑洞中心的奇点,密度变得无限大,经常被说成是物理学 '崩溃'的地方。然而,这并不意味着任何事情都可能发生,物理学家们对哪些定律可能被打破,以及如何打破感兴趣。

现在,来自伦敦帝国学院、科克洛夫特研究所和兰卡斯特大学的一个研究小组提出了一种方法,即奇点可能违反电荷守恒定律。他们的理论发表在《物理学年鉴》上。  

共同作者、来自帝国理工学院物理系的马丁·麦考尔教授说。''物理学在奇点分解'是流行物理学中最著名的声明之一。

但通过展示这种情况如何实际发生,我们瞄准了物理学中最珍贵的定律之一:电荷守恒。'电荷守恒定律认为,任何孤立系统的总电荷,包括整个宇宙都永远不会改变。这意味着,如果带负电或正电的粒子进入一个区域,同样数量的分别带电的粒子必须移出。

这一点已经在最小的尺度上得到了证明:当不同的粒子在大型强子对撞机等实验中被创造或消除时,总是有相同数量的负电荷和正电荷粒子被分别产生或销毁。

现在,通过修改经典物理学方程以包括轴子--暗物质的候选者,该团队已经能够表明,暂时的奇点--例如出现后又蒸发的黑洞--在其寿命结束时可以销毁电荷。

轴子是可能解释暗物质的假想粒子--宇宙中'失踪'的85%的物质。它们的预测特性可以形成一个场,与物理学家们几个世纪以来所知道的那种场--电磁场--相互作用,电磁场由一套称为麦克斯韦方程的方程式描述。

利用数学的一个分支,即微分几何学,该小组发现了如何创造或破坏电荷,违反了宇宙的电荷守恒。

共同作者、兰开斯特大学物理系的乔纳森-格拉图斯博士说。'你可以想象创造一个'轴子炸弹',通过结合耦合的轴子和电磁场来保持电荷;然后把它扔进一个蒸发的黑洞。当这个建筑收缩并消失在奇点中时,它就会带走电荷。正是临时奇点和新提出的轴子场类型的结合对其成功至关重要'。

共同作者、来自帝国理工学院物理系的保罗-金斯勒博士说。'这也有哲学意义。虽然人们经常喜欢说物理学'崩溃',但在这里我们表明,虽然奇异现象可能会发生,但实际发生的事情还是受到奇点周围仍然有效的物理学定律的制约。'

该团队表示,轴子现象只会在极端条件下发生,目前在实验室中无法创建,但未来在强激光领域的进展可能会使该理论在陆地环境中得到测试。

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