(Phys.org)—In 2013 een groep natuurkundigen uit Oostenrijk stelde het bestaan ​​voor van een nieuwe en ongewone kracht die de 'zwartlichaamkracht' wordt genoemd. Van zwarte lichamen - objecten die al het invallende licht absorberen en daarom bij kamertemperatuur zwart lijken - is al lang bekend dat ze blackbody-straling uitzenden, die kleine nabije objecten zoals atomen en moleculen afstoot. Maar de natuurkundigen toonden aan dat zwarte lichamen theoretisch ook een aantrekkingskracht uitoefenen op deze objecten. Ze noemden deze kracht de "zwartlichaamkracht, " en toonde aan dat het sterker kan zijn dan blackbody-straling, en - voor zeer kleine deeltjes - zelfs sterker dan de zwaartekracht.

Nu in een nieuwe studie gepubliceerd in EPL , een ander team van fysici, CR Muniz et al., aan de Ceará State University en de Federal University of Ceará, Brazilië, hebben theoretisch aangetoond dat de kracht van het zwarte lichaam niet alleen afhangt van de geometrie van de lichamen zelf, maar ook op zowel de omringende ruimtetijdgeometrie als de topologie. In sommige gevallen, rekening houdend met deze laatste factoren verhoogt de kracht van de blackbody-kracht aanzienlijk. De resultaten hebben implicaties voor verschillende astrofysische scenario's, zoals planeet- en stervorming, en mogelijk op laboratorium gebaseerde experimenten.

"Dit werk plaatst de kracht van het zwarte lichaam die in 2013 werd ontdekt in een bredere context, waarbij sterke zwaartekrachtbronnen en exotische objecten zoals kosmische snaren betrokken zijn, evenals de meer prozaïsche die gevonden worden in gecondenseerde materie, "Muniz vertelde" Phys.org .

Zoals de wetenschappers in 2013 lieten zien de kracht van het zwarte lichaam ontstaat wanneer de warmte die door een zwart lichaam wordt geabsorbeerd ervoor zorgt dat het zwarte lichaam elektromagnetische golven uitstraalt die de atoomenergieniveaus van nabijgelegen atomen en moleculen verschuiven. Deze verschuivingen zorgen ervoor dat de atomen en moleculen worden aangetrokken door de zwarte lichamen vanwege hun hoge stralingsintensiteit, ze samen te trekken.

In de nieuwe studie de natuurkundigen onderzochten sferische zwartlichamen en cilindrische zwartlichamen, en liet zien hoe de topologie en de lokale kromming van de ruimtetijd hun blackbody-krachten beïnvloeden. Ze toonden aan dat ultradichte sferische zwarte lichamen zoals een neutronenster (waarom de ruimtetijd sterk gekromd is) een sterkere zwartlichaamkracht genereren als gevolg van de kromming in vergelijking met zwarte lichamen in platte ruimtetijd. Ze leggen uit dat dit komt omdat de zwaartekracht zowel de temperatuur van het zwarte lichaam als de ruimtehoek wijzigt waaronder de nabijgelegen atomen en moleculen het zwarte lichaam "zien". Anderzijds, een minder dicht zwart lichaam zoals onze zon (waar de ruimtetijd minder gekromd is) genereert een zwartlichaamskracht die erg lijkt op die van de platte behuizing.

De onderzoekers beschouwden toen het geval van een wereldwijde monopool, een bolvormig object dat de globale eigenschappen van de ruimte wijzigt, en vond een ander soort invloed. Terwijl voor andere bolvormige zwarte lichamen, de invloed van de ruimtetijd is zwaartekracht en neemt af met de afstand tot het zwarte lichaam, voor de mondiale monopool is de invloed van topologische aard, afnemen met de afstand maar uiteindelijk een constante waarde bereiken.

Eindelijk, bij het onderzoeken van de kracht van het zwarte lichaam van cilindrische zwarte lichamen waaromheen de ruimtetijd plaatselijk plat is, de wetenschappers vonden geen zwaartekrachtcorrectie op de temperatuur, maar, verrassend genoeg, een effect op de hoeken met nabije objecten. En wanneer een cilindrisch zwart lichaam oneindig dun wordt, veranderen in een hypothetische kosmische string, de kracht van het zwarte lichaam verdwijnt volledig. Algemeen, de wetenschappers verwachten dat deze nieuw ontdekte geometrische en topologische invloeden op de kracht van het zwarte lichaam de rol van deze ongewone kracht op objecten in het universum zullen helpen verduidelijken.

"We denken dat de intensivering van de kracht van het zwarte lichaam als gevolg van de ultradichte bronnen op een detecteerbare manier de verschijnselen die ermee verbonden zijn, kan beïnvloeden, zoals de emissie van zeer energetische deeltjes, en de vorming van accretieschijven rond zwarte gaten, "Zei Muniz. "Die kracht kan ook helpen om de Hawking-straling te detecteren die door deze laatste objecten wordt uitgezonden, omdat we weten dat dergelijke straling het blackbody-spectrum gehoorzaamt. In de toekomst, we willen het gedrag van die kracht in andere ruimtetijden onderzoeken, evenals de invloed van extra dimensies daarop."

© 2017 Fys.org