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普朗克粒子

指数 普朗克粒子

普朗克粒子是一種假設的粒子,定義為約化康普頓波長等於半個史瓦西半徑的微黑洞。用方程式表達,約化康普頓波長\bar\,\!與史瓦西半徑r_s\,\!分別為 其中,\hbar\,\!是約化普朗克常數,m\,\!是普朗克粒子的質量,c\,\!是光速,G\,\!是萬有引力常數。 使兩個方程式相等,可以得到普朗克粒子的質量: 所以,普朗克粒子的質量與普朗克質量m_P.

12 关系: 史瓦西半徑万有引力常数康普頓波長微型黑洞光速質子霍金輻射自然单位制普朗克單位制普朗克質量普朗克長度普朗克時間

史瓦西半徑

史瓦西半徑(Schwarzschild radius)是任何具有質量的物质都存在的一个臨界半徑特征值。在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中,它是一个非常重要的概念。1916年卡爾·史瓦西首次发现了史瓦西半徑的存在,这个半径是一个球状对称、不自转又不帶電荷的物体的重力场的精确解。该值的含义是,如果特定质量的物质被压缩到该半径值之内,将没有任何已知类型的力(如简并压力)可以阻止该物质自身的重力将自己压缩成一个奇点。 對符合條件(即不自轉、不帶電)的任何物体的史瓦西半徑皆与其质量成正比。理論上,太阳的史瓦西半徑约为3公里,地球的史瓦西半徑只有约9毫米。 一個不少於3.2個太陽質量的星體一旦塌縮至小於它的史瓦西半徑便會因為自身重力塌縮成為一點,从而變成黑洞。对于一个已经形成的黑洞来说,若将史瓦西半徑内的物质看作一个系统,则该系统内的任何物质都无法逃逸出该半径之外。换句话说,该半径也是不带电荷无自转黑洞的视界,光和粒子均无法逃离这个球面。由于黑洞的无毛性(即我们无法得到有关黑洞内部的有效信息),再加上目前所知的科学定律在史瓦西半徑内均会失效,因此我们无法观测或者预测史瓦西半徑内的事件。也就是说,我们无法确切知道黑洞内是否存在一个由某种物质组成的球体,如果存在的话,其球体的半径是多少。正因如此,视界通常被认为是黑洞的表面。又因为黑洞视界本身并不好直接测量,史瓦西半徑等类似方法就作为估算视界半径的方法。银河中心的超大質量黑洞的史瓦西半徑估計约为780万公里。一个平均密度等于临界密度的球体的史瓦西半徑等于我们的可觀測宇宙的半径,也就是說如果可觀測宇宙的平均密度為臨界密度,其本身可被理解為一個黑洞。 然而,旋轉黑洞、帶電荷黑洞及旋轉並帶電黑洞的解則較為複雜,在不同的條件下,它們可以有兩层、一层或者甚至沒有视界。.

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万有引力常数

万有引力常数(记作 G ),是一个包含在对有质量的物体间的万有引力的计算中的实验物理常数。它出现在牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论中。也称作重力常數或牛顿常数。不应将其与小写的 g 混淆,后者是局部引力场(等于局部引力引起的加速度),尤其是在地球表面。 根据万有引力定律,两物体间的吸引力( F )与二者的质量( m1 和 m2 )的乘积成正比,而与他们之间的距离( ''r'' )的平方成反比: 其中的比例常数 G 即是万有引力常数。 万有引力常数大概是物理常数中最难测量的了。.

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康普頓波長

阿瑟·康普頓。 粒子的康普頓波長(Compton wavelength)λ,其關係式如下: 式中的變數符號 定義約化康普頓波長 \bar為 根據CODATA 2014的數值,電子的康普頓波長是2.4263102367(11)×10-12 m。 不同的粒子,有不同的康普頓波長.

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微型黑洞

微型黑洞,又稱作量子黑洞(quantum mechanical black holes)或者迷你黑洞,是很小的黑洞。被稱作量子力學黑洞是因為在這個尺度之下,量子力學的效應扮演了非常重要的角色。B.J. Carr and S.B. Giddings, "Quantum black holes," 有可能這些量子層級的原生黑洞是在早期的宇宙(或者大爆炸時期)裡面高密度的環境,或者是在隨後的相變裡面被產生出來。透過因霍金輻射效應所預計散射出的粒子,在不遠的未來,說不定天文物理學家可以觀測到這些黑洞。 有些涉及到多次元的理論,預測存在一些微型黑洞的質量可以小到電子伏特的範圍,這種程度的能量可以在像是LHC(大型強子對撞機,Large Hadron Collider)這種粒子對撞機裡面產生出來。因此有一些大眾擔心這會導致世界末日(參見)。然而,這種量子黑洞會很快的蒸發(evaporate)掉,僅僅留下很小的交互作用或者全部消失。而且除了這些理論之外,我們注意到射向地球的宇宙線並沒有對地球產生任何傷害,即使這些宇宙線的質心帶有的能量也高達了數百TeV。.

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光速

光速,指光在真空中的速率,是一個物理常數,一般記作,精確值為(≈ m/s)。這一數值之所以是精確值,是因為米的定義就是基於光速和國際時間標準上的。根據狹義相對論,宇宙中所有物質和訊息的運動和傳播速度都不能超過。光速也是所有無質量粒子及對應的場波動(包括電磁輻射和引力波等)在真空中運行的速度。這一速度獨立於射源運動以及觀測者所身處的慣性參考系。在相對論中,起到把時間和空間聯繫起來的作用,並且出現在廣為人知的質能等價公式中:.

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質子

|magnetic_moment.

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霍金輻射

霍金輻射(Hawking radiation)是以量子效應理論推測出的一種由黑洞散發出來的熱輻射。此理論在1974年由物理學家史蒂芬·霍金提出。有了霍金輻射的理論就能說明如何降低黑洞的質量而導致黑洞蒸散的現象。 而因為霍金輻射能夠讓黑洞失去質量,當黑洞損失的質量比增加的質量多的時候就會造成縮小,最終消失。而比較小的微黑洞的發散量通常會比正常的黑洞大,所以前者會比後者縮小與消失的速度還要快。 霍金的分析迅速成為第一個令人信服的量子引力理論,儘管目前尚未實際觀察到霍金輻射的存在。在2008年6月NASA發射了GLAST衛星,它可以尋找蒸發的黑洞中γ射線的閃光。而在額外維度理論,高能粒子对撞也有可能創造出會自我消失的微黑洞。 2010年9月,一項模擬重力研究的結果被部分科學家認為是首次展示出霍金輻射的可能存在與可能性質。然而,霍金輻射仍未被實際觀測到Hawking radiation from ultrashort laser pulse filaments Authors: F. Belgiorno, S.L. Cacciatori, M. Clerici, V. Gorini, G. Ortenzi, L. Rizzi, E. Rubino, V.G. Sala, D. Faccio http://arxiv.org/abs/1009.4634。.

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自然单位制

在物理學裏,自然單位制(natural unit)是一種建立於基礎物理常數的計量單位制度。例如,電荷的自然單位是單位電荷 e 、速度的自然單位是光速 c ,都是基礎物理常數。純自然單位制必定會在其定義中,將某些基礎物理常數歸一化,即將這些常數的數值規定為整數1。.

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普朗克單位制

普朗克單位制是一種計量單位制度,由德國物理學家馬克斯·普朗克最先提出,因此命名為普朗克單位制。這種單位制是自然單位制的一個實例,經過特別設計,使得某些基礎物理常數的值能夠簡化為1,這些基礎物理常數是.

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普朗克質量

普朗克質量是質量的自然單位,常記為m_P\,,是粒子的康普顿波长与其史瓦西半径相比拟时的质量。 2010年CODATA所建議的普朗克質量值為:2.176 51(13) × 10-8千克,圓括號中的部份是要顯示最後幾位數字的不確定性—亦即數值為21.7651 ± 0.0013 微克。 粒子物理學與宇宙學常用到約化普朗克質量,其值為: 加上8\pi\,因子可以簡化重力中的數個方程式。 不像其他多數的普朗克單位,普朗克質量的尺度對人類而言或多或少是能夠體會的,因為它大約是跳蚤質量的四千到五千分之一。当所讨论的尺度与粒子的史瓦西半径相当时,由于质量造成的时空弯曲比较明显。而康普顿波长代表粒子的量子不确定性起作用的范围。当粒子的质量小于普朗克质量时,由于不确定性的作用范围超过史瓦西半径,点粒子不会坍缩成黑洞,因此普朗克质量可以认为是黑洞的最小质量。目前发现的基本粒子质量都远远小于普朗克质量。.

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普朗克長度

普朗克長度,是長度的自然單位,以\ell_P作為標記。.

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普朗克時間

在物理學的普朗克單位制裏,普朗克時間(Planck time)是時間的基本單位,是光波在真空裏傳播一個普朗克長度的距離所需的時間。普朗克單位制是一種自然單位制,因馬克斯·普朗克而得名;普朗克最先提出普朗克單位制的概念。 普朗克時間t_P以方程式定義為 其中,\hbar.

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