黑洞完全蒸发的时间与黑洞爆炸的能量
假设我们用三个太阳质量的黑洞代入上述方程,得到的温度大约为2×10^-8开尔文。我们知道宇宙微波背景辐射的平均温度大约为2.7开尔文,因此这种质量的黑洞实际上吸收的能量比辐射的还要多。也就是说,在宇宙膨胀到微波背景辐射的温度下降到足够低之前,黑洞都不会因为霍金辐射而失去质量。 因为我们正在处理辐射,所以我们应该期望我们的方程包括光速c;并且由于我们在处理热量,所以也应该包含玻尔兹曼常数kB和温度T;最后,我们还将包含约化普朗克常数。还是常规的操作,我们先进行猜测方程: 事实上,详细的量子力学计算得出精确的斯蒂藩-玻尔兹曼方程为: 代入斯蒂藩-玻尔兹曼方程得到: 我们首先要注意到,黑洞的辐射功率会随着质量改变,而辐射又会改变质量,所以我们需要以微分形式来表示功率的关系: 接下来使用分离变量法,再对他们进行积分。黑洞质量从M到0,而时间从0到t。 霍金说,在黑洞生命的最后一秒,它会爆炸开来。我们让黑洞的生命t=1,然后可以算出黑洞的质量大约为10^5千克。根据E=mc^2,此时释放的能量大约为10^22焦耳,而地球上曾经引爆的最大核弹所释放的能量才10^17焦耳。 |
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获得诺贝尔物理学奖的扫描隧道显微镜是如何工作的
宾宁和罗雷尔必须先发明显微新技术,看到一个原子还是非常困难的,这需要一些特殊的显微镜经过特殊的处理才能勉强看到一个原子。简介两位研究人员使用一种称为电化学蚀刻的技术,他们通过将尖端暴露在非常高的电场中来锐化尖端。接下来是将尖端降低到他们想要研究的表面。否则尖端或样品可能会以不可预测的方式移动。因为各种各样的事物都会产生振动。两位研究人员决定使用磁铁悬浮整个设备。
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神奇的超流体现象,它的背后是什么原理
氦变成了一种称为超流体的奇怪物质。了解一点粒子的行为会有所帮助。像原子这样的东西不可能会有连续的能量。大多数东西都会冻结成固体。它到接近绝对零度时都还保持着液态。液氦就好像忘记了物质应该如何工作,发生这种情况是因为原子在冷却时会落入越来越低的能量状态。当更多的氦原子处于相同能级时,甚至不会像普通液体那样朝不同得方向移动,所以没有原子的相互碰撞和滑落,你会发现它们基本不会停止旋转。