Hoe kan een hoog-energetisch foton een zwart gat creëren?

Hoe hoger de energie en impuls van een foton, hoe korter de golflengte en hoe fijner de lokalisatie. Dat is nodig om waarnemingen op kleine lengteschalen te doen. Voor voldoende grote impuls zou er echter zoveel energie in zo'n klein volume komen te zitten dat het foton een zwart gat vormt. Nog meer energie zou alleen tot een groter zwart gat leiden, waardoor je juist weer ongevoeliger wordt voor kleine schalen. Dit beperkt de kleinst mogelijk schaal die -in principe- toegankelijk is voor waarnemingen tot de Planck-schaal.
[http://en.wikipedia.org/wiki/Planck_length#Theoretical_significance]

Echter, als een foton een zwart gat zou vormen, wat zou dan diens snelheid moeten zijn?
- De lichtsnelheid, omdat het een foton was? Echter: de "inhoud" van een zwart gat is niet te achterhalen, dus het is niet te weten of het een foton was dat het zwarte gat vormde?
- Of een lagere snelheid? Echter: hoe kan dan aan impulsbehoud worden voldaan in een coördinatenstelsel dat met dat zwarte gat meebeweegt?
- Of is het dus helemaal niet mogelijk dat een foton een zwart gat vormt? Echter: waarom dan niet, gegeven dat een foton een "golfdeeltje" is net als elk ander deeltje?

Weet jij het antwoord?

/2500

Het beste antwoord

Niet gehinderd door enige kennis van zaken ben ik altijd van het idee uitgegaan dat dat een foton een zwart gat vormt puur theoretisch is en praktisch niet voor kan komen. Een foton heeft een bepaalde hoeveelheid energie, volgens het equivalentie principe is dat gelijk aan een hoeveelheid massa en als je met die massa een zwart gat zou willen maken dan moet je de massa binnen een bepaald volume brengen, dat leidt tot de plancklengte. Kleiner dan de planklengte heeft vragen geen zin meer (wat is er noodelijker dan de noordpool?) De bijgevoegde link, vanaf slide 15, gaat volgens mij hierover. Mocht ik volledige onzin uitkramen, dan zou mij dan niet verbazen en hoor ik dat graag. Toegevoegd na 2 uur: Nog niet helemaal gelukkig met mijn beschrijving als toevoeging het volgende. De hoeveelheid energie van een foton wordt bepaald door zijn frequentie. Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de energie maar ook hoe korter de golflengte en dus hoe kleiner het foton. De plancklengte is volgens mij het punt waarop je een foton hebt met een dusdanige golflengte dat deze precies overeenkomt met het zwarte gat dat bij deze energie (massa) overeenkomt. Kleinere fotonen (dus met meer energie) bestaan niet of vallen buiten onze waarneming omdat ze kleiner zijn dan de plancklengte. Dat betekent daarmee ook dat die dus geen grotere zwarte gaten kunnen vormen. Ik vraag mij af of je op dit "evenwichtspunt" daadwerkelijk onderscheidt kunt maken tussen een zwart gat en een foton. Nogmaals, mocht ik volledige onzin uitkramen, dan zou mij dan niet verbazen en hoor ik dat graag.

Bronnen:
http://www.slideshare.net/cdejager/oerknal

Voor zover ik weet, kan een foton niet direct een zwart gat vormen (wel theoretisch), maar is men voornamelijk bang dat de botsingen in de LHC dermate hoge energieen met zich meebrengen (door de botsing) dat zich een micro zwart gat gaat vormen. wanneer deeltjes met dermate hoge snelheden botsen zal een deel van de massa in het zwart gat zitten en een deel van de snelheid in de rotatiesnelheid van het zwarte gat komen. Ik kan me zo voorstellen (heb geen berekening daarvoor) dat wanneer een foton een dermate hoge energiedichtheid heeft dat deze "implodeert" en massa vormt (het ontstaan van massa zoals dat ook overal in het universum gebeurd, creation all the time, ontstaat ook vanuit een foton). Wanneer dit gebeurd zullen er dus meerdere deeltjes moeten ontstaan aangezien om aan impulsbehoud te moeten voldoen. Wellicht een deeltje en anti-deeltje, gewone deeltje vormt zwart gat en anti-deeltje anhileert verderop weer. Maar om wat minder warrig te zijn: - Je zal inderdaad nooit weten of de foton het zwarte gat vormde. Het zwarte gat is alleen indirect te meten en foton 1 en foton 2 zijn ook on-onderscheidbaar - Lagere snelheid kan heel goed. Je kan een object hebben met een gigantische hoekversnelling of rotatie om toch aan je impulsbehoud te doen. Maar wat waarschijnlijker is, is dat er een anti-deeltje gevormd wordt. - Persoonlijk denk ik zelf dat een foton zelf niet in staat is om een zwart gat te vormen. Wanneer dit zou botsen met iets anders, dan kan de energiedichtheid dermate groot worden dat dit een gevaar zou kunnen zijn (zie commotie rondom LHC). Maar dit is eerder wanneer 2 deeltjes met massa (protonen e.d.) met elkaar in botsing komen (overigens, wanneer een proton met dermate hoge snelheden gaat, gaan ze al erg lijken op fotonen (ook hun gedrag)).

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord op die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100