Ny blackbody -kraft afhænger af rumtiden geometri og topologi

(Phys.org) - I 2013, en gruppe fysikere fra Østrig foreslog eksistensen af ​​en ny og usædvanlig kraft kaldet "blackbody force". Blackbodies - objekter, der absorberer alt indkommende lys og derfor ser sorte ud ved stuetemperatur - har længe været kendt for at udsende sortlegemestråling, som afviser små nærliggende objekter såsom atomer og molekyler. Men fysikerne viste, at blackbodies teoretisk set også udøver en attraktiv kraft på disse objekter. De kaldte denne kraft for "blackbody force, "og viste, at det kan være stærkere end sort kropsstråling, og - for meget små partikler - endnu stærkere end tyngdekraften.

Nu i en ny undersøgelse offentliggjort i EPL , et andet hold af fysikere, C.R. Muniz et al., ved Ceará State University og Federal University of Ceará, Brasilien, har teoretisk vist, at sortlegemskraften ikke kun afhænger af geometrien i selve legemerne, men også på både den omkringliggende rumtiden geometri og topologi. I nogle tilfælde, at tage højde for disse sidstnævnte faktorer øger styrken af ​​blackbody -kraften betydeligt. Resultaterne har konsekvenser for en række astrofysiske scenarier, såsom planet- og stjernedannelse, og muligvis laboratoriebaserede eksperimenter.

"Dette arbejde sætter blackbody -kraften, der blev opdaget i 2013, i en større sammenhæng, som involverer stærke gravitationskilder og eksotiske objekter som kosmiske strenge samt de mere prosaiske, der findes i kondenseret stof, "Fortalte Muniz Phys.org .

Som forskerne viste i 2013, sortlegemskraften opstår, når varmen, der absorberes af en sort krop, får den sorte krop til at udsende elektromagnetiske bølger, der forskyder atomenerginiveauet for nærliggende atomer og molekyler. Disse forskydninger forårsager atomer og molekyler tiltrækkes af de sorte legemer på grund af deres høje strålingsintensitet, trækker dem sammen.

I den nye undersøgelse, fysikerne undersøgte sfæriske sorte legemer og cylindriske sorte legemer, og viste, hvordan topologien og den lokale krumning i rumtiden påvirker deres blackbody -kræfter. De viste, at ultradense sfæriske sorte legemer som en neutronstjerne (omkring hvilken rumtiden er stærkt buet) genererer en stærkere sortlegemskraft på grund af krumningen sammenlignet med sorte legemer i flad rumtid. De forklarer, at det er fordi tyngdekraften ændrer både temperaturen på sortlegemet og den faste vinkel, hvorved de nærliggende atomer og molekyler "ser" den sorte krop. På den anden side, en mindre tæt sort krop som f.eks. vores sol (hvor rumtiden er mindre buet) genererer en sortlegemskraft, der minder meget om den i den flade sag.

Forskerne overvejede derefter sagen om en global monopol, et sfærisk objekt, der ændrer rummets globale egenskaber, og fandt en anden form for indflydelse. Der henviser til, at for andre sfæriske sorte legemer, rumtidens indflydelse er tyngdekraft og falder med afstanden til den sorte krop, for den globale monopol er indflydelsen af ​​topologisk karakter, faldende med afstanden, men til sidst når en konstant værdi.

Endelig, når man undersøger sortlegemskraften af ​​cylindriske sorte legemer, omkring hvilken rumtiden er lokalt flad, forskerne fandt ingen tyngdekorrektion til temperaturen, men, overraskende, en effekt på vinklerne med genstande i nærheden. Og når en cylindrisk sort krop bliver uendelig tynd, bliver til en hypotetisk kosmisk streng, blackbody -kraften forsvinder fuldstændigt. Samlet set, forskerne forventer, at disse nyopdagede geometriske og topologiske påvirkninger på sortlegemskraften vil hjælpe med at belyse denne usædvanlige krafts rolle på objekter i hele universet.

"Vi tror, ​​at intensiveringen af ​​sortlegemskraften på grund af ultradense kilder på en påviselig måde kan påvirke de fænomener, der er forbundet med dem, såsom emission af meget energiske partikler, og dannelsen af ​​akkretionsskiver omkring sorte huller, "Muniz sagde." Denne kraft kan også hjælpe med at opdage Hawking -strålingen udsendt af disse sidstnævnte objekter, da vi ved, at sådan stråling adlyder sortlegemets spektrum. I fremtiden, vi vil gerne undersøge denne krafts adfærd i andre rum, samt indflydelsen fra ekstra dimensioner på det. "

© 2017 Phys.org