Charged spinning black holes as accelerators of spinning particles
众所周知,有些黑洞可以作为无自旋粒子的加速器。近年来,在Schwarzschild和Kerr黑洞的背景下,有一些研究两个自旋粒子碰撞的工作,证明了{测试粒子的质心能量与自旋有关}。在本文中,我们将结果推广到一些更一般的情况。我们把克尔-纽曼黑洞看作是自旋粒子的加速器。我们导出了自旋粒子的质心能量,并用数值方法研究了黑洞和自旋粒子的性质对质心能量的影响。
2016-11-29 gr-qc hep-th
String Black Holes as Particle Accelerators to Arbitrarily High Energy
我们证明了当两个不带电的粒子在近视界上从静止状态自由下落到无穷远处时,极端的Gibbons-Maeda-Garfinkle-Horowitz-Strominger黑洞可以作为一个具有任意高能量的粒子加速器.我们表明,碰撞的质心能量独立的碰撞粒子的角动量的极端微调。我们进一步证明了在ISCO($r_{ISCO}$)或光子轨道($r_{ph}$)或边缘束缚圆轨道($r_{mb}$)(即在$r \equiv r_{ISCO}=r_{ph}=r_{mb}=2M$)上的粒子碰撞的质心能量对于上述时空可以是任意大的,这不同于Schwarzschild和Reissner-Nordstrøm时空。对于非极值GMGHS时空,CM能量是有限的,并且依赖于伸缩场($ϕ_{0}$)的渐近值。
2014-03-25 gr-qc
Weakly magnetized black holes as particle accelerators
研究了弱磁化非旋转黑洞视界附近的粒子碰撞。在存在磁场的情况下,带电粒子的最内层稳定圆轨道(ISCO)可以位于接近视界的位置。我们证明了对于两个粒子的碰撞,其中一个是带电的,并在ISCO旋转,另一个是中性的,并从无穷远下降,最大碰撞能量可以在强磁场的限制。这种效应与最近讨论的极端旋转黑洞中粒子碰撞的高质心能量效应有一些相似之处。我们还表明,“现实的”天体物理黑洞,他们的能力,发挥“加速器”的作用,实际上是相当有限的。
2011-12-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Accretion of matter by a Charged dilaton black hole
本文研究带电伸缩子黑洞的物质吸积,推导临界点、临界速度、声速及质量吸积率的解析表达式,并揭示弦理论伸缩子参数约束及多方气体中参数对吸积过程的影响。
2024-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Wormhole as a possible accelerator of high-energy cosmic-ray particles
我们提出了最简单的拓扑分类的虫洞,并表明,在开放的弗里德曼模型的属$n\geq 1$虫洞是稳定的,不需要存在奇异形式的物质,或任何修改的广义相对论。我们表明,这样的虫洞也可能具有磁场。人们发现,当虫洞进入星系或周围区域时,它就像一个带电粒子加速器,或者像一个同步辐射发生器。估计表明,这种加速器的阈值能量可能从几个Gev的数量级的足够适度的能量变化,到普朗克数量级的巨大能量甚至更高,这取决于虫洞参数。
2019-10-06 astro-ph.HE gr-qc
Regular Black Holes as Particle Accelerators
本文研究了球对称静电荷规则黑洞(Barnival黑洞,Ayón-Beato和García黑洞,Hayward黑洞)无限红移面附近碰撞粒子的质心(CM)坐标系中任意高能量的可能性.我们证明了在\emph{extreme}规则黑洞的无限红移面附近碰撞粒子的CM能量是任意大的,而非极端规则黑洞的CM能量是有限的.计算了与黑洞吸积盘理论最相关的最内稳定圆轨道(ISCO)、边缘束缚圆轨道(MBCO)和圆光子轨道(CPO)方程。
2014-10-10 astro-ph.HE gr-qc
Gravitomagnetic Accelerators
本文研究了一类简单的含时旋转Ricci平坦圆柱对称时空流形,其测地线上存在重力磁喷流。在这些喷流中自由测试粒子的螺旋形路径平行于旋转轴向上和向下类似于在磁场中的带电粒子的螺旋形路径。喷流是吸引子。喷流速度渐近地接近光速。实际上,这样的无源时空区域就像是“重力磁加速器”。
2010-12-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Rotating and twisting charged black holes with cloud of strings and quintessence as a particle accelerator
本文研究旋转扭曲带电黑洞在弦云和精华场影响下的视界与能层特性,并证明极端黑洞中粒子碰撞的质心能量可任意大,从而可作为高能粒子加速器。
2023-09-21 gr-qc
Charged Spinning Black Holes as Particle Accelerators
最近有人指出,具有最大自旋的自旋克尔黑洞可以充当具有任意高质心能量的粒子对撞机。在本文中,我们将结果推广到带电自旋黑洞,Kerr-Newman黑洞。两个不带电粒子在无穷远处从静止状态自由下落时的碰撞能量不仅取决于自旋$a$,而且还取决于黑洞的电荷$Q$。我们发现,在满足以下条件的情况下,质心能量是无限的:(1)碰撞发生在极端黑洞的视界上;(2)碰撞粒子之一具有临界角动量;(3)极端黑洞的自旋$a$满足$\frac{1}{\sqrt{3}}\leq \frac{a}{M}\leq 1$,其中$M$是Kerr-Newman黑洞的质量.第三个条件意味着,要获得任意高的能量,极端的克尔-纽曼黑洞必须有一个大的自旋值,这是克尔和克尔-纽曼黑洞之间的一个显著差异。此外,我们还证明了,对于一个近极值黑洞,总存在一个有限的上界的质心能量,这随着增加的电荷$Q$。
2010-11-15 gr-qc hep-ph hep-th
Massive scalar wave packet emission by a charged Black Hole and Cosmic Censorship Conjecture violation
本文研究了一个大质量($m_w$)不带电标量包从一个近极值静态带电黑洞(质量为$M$,电荷为$Q\lesssim M$)中隧穿出来的几率.我们证明了一个大质量的不带电粒子从黑洞中隧穿出来的净概率确实存在,因此最终态(具有新的质量$M'\equiv M-m_w < Q$)确实违反了宇宙审查猜想。然而,这种黑洞放电(即从周围环境吸收电荷$-Q$,然后变成中性)的典型时间远小于隧穿时间;因此,在实践中永远不会达到违反。即使对于一个完全孤立的黑洞(如果它存在的话),视界附近的标准时间膨胀也会将典型的破坏时间尺度拉伸到不可观测的值。
2020-07-17 gr-qc
String black hole: Can it be a particle accelerator ?
本文用弦论研究了两个粒子在静态带电黑洞视界附近碰撞的质心能量的可能性。考虑了对应于粒子的电荷和角动量的各种情况。对一般黑洞和极端黑洞进行了研究。有两种情况下,如果选择适当的粒子属性,质心能量会达到非常大的值。
2014-08-21 gr-qc
Schwarzschild black hole as accelerator of accelerated particles
我们考虑两个粒子在非极值静态黑洞视界附近的碰撞。至少有一个是加速的。我们证明了尽管黑洞既不旋转也不带电,但质心的能量$E_{c.m.}$可以变得无界。特别是,这种情况甚至发生在史瓦西黑洞。使其成为可能的关键因素是正加速度(斥力)的存在。然后,如果其中一个粒子被适当地微调,效果就会发生。这种加速度在粒子的情况下可以由外力引起,在宏观物体(“火箭”)的情况下可以由某种发动机引起。如果力是吸引力,则$E_{c.m.}$是有界的,但相反,彭罗斯效应的类似物是可能的。
2020-01-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A study on matter accretion onto charged black hole solution in metric-affine gravity
本研究在度量仿射引力框架下,针对带电黑洞解,研究了不同理想流体的吸积过程,分析了等温及多方流体的吸积率,并揭示了吸积的典型行为特征。
2023-12-28 gr-qc
Dynamical formation of axionic hair around charged black hole
本文通过非线性数值模拟,研究了含轴子势的Reissner-Nordström黑洞的动力学标量化过程,揭示了轴子势对最终黑洞不可约质量及视界标量场值的影响,增进了对黑洞标量毛形成的理解。
2024-12-18 gr-qc
Production of tidal-charged black holes at the Large Hadron Collider
在兰德尔和桑德拉姆的五维引力方案中,位于三维膜上的潮汐荷电黑洞解已经被发现有一段时间了。这些解已被用来研究初始质量约为10 TeV的黑洞的衰变和增长。这些研究的有趣之处在于,某些黑洞,如果在大型强子对撞机上产生的话,可以存活足够长的时间,离开探测器。我检查生产的潮汐充电黑洞在大型强子对撞机和表明,这是非常不可能的,他们将在加速器的寿命期间产生。
2010-03-04 gr-qc hep-ph hep-th
Dynamics of charged and magnetized particles around cylindrical black holes immersed in external magnetic field
本文研究了在平行于z轴的渐近均匀磁场作用下,带电荷磁粒子绕圆柱形黑洞旋转时的运动和加速度。基本上,这项工作考虑了围绕中心物体旋转的粒子的圆形轨道,并研究了最内部稳定的圆形轨道(ISCO)对所谓的磁耦合参数的依赖性,这些参数负责外部磁场与磁化和带电粒子之间的相互作用。研究还表明,随着磁化参数的增加,ISCO半径减小。因此,磁化粒子围绕浸没在外部磁场中的圆柱形黑洞的碰撞也被研究,并且表明磁场可以作为非旋转圆柱形黑洞周围的粒子加速器。
2020-10-10 gr-qc
Circular Geodesics in Tidal Charged Black Hole
研究了球对称荷电潮汐黑洞~(BH)圆测地线的存在性和稳定性准则。我们详细研究了潮汐荷电黑洞与球对称Reissner-Nordström黑洞时空的赤道因果测地线。我们特别关注零圆测地线和类时圆测地线。利用有效势图,我们比较了两个时空的测地线结构。我们导出了这两种时空的最内层稳定圆轨道(ISCO~)、边缘束缚圆轨道(MBCO~)和圆光子轨道(CPO~)。此外,我们还通过李雅普诺夫指数导出了两个时空的\emph{eikonal limit}中的\emph{quasi-normal modes~(QNM) frequency}。在附录部分中,我们证明了球对称潮汐荷电黑洞在极限情况下(\emph{maximal BH tidal charge~($q$)})可以作为具有超高质心~(CM)能的粒子加速器,当两个中性粒子在视界附近碰撞时也是可能的。
2017-09-25 gr-qc
Probing Hidden Dimensions via Muon Lifetime Measurements
本研究基于Kaluza-Klein理论中外场带电粒子时间膨胀与电荷的特定关联,提出通过μ子寿命测量的实验方案来搜寻隐藏额外维度,为高维空间探测提供新的实验思路。
2024-10-31 gr-qc hep-ph hep-th
Influence of external magnetic fields on charged particle motion around a Schwarzschild-like black hole
研究了外部磁场中类Schwarzschild黑洞附近带电与中性粒子动力学,发现带电粒子ISCO更小且碰撞可产生无界能量,并应用相对论进动模型分析准周期振荡提供观测特征。
2025-06-29 gr-qc
Composite Dark Matter and its Charged Constituents
稳定的带电重轻子和夸克可以存在并隐藏在难以捉摸的原子中,受库仑吸引力束缚,扮演着暗物质的角色。然而,在膨胀的宇宙中,不可能将所有的带电粒子重组成这样的原子,而逃脱这种重组的带正电的粒子与异常同位素原子中的电子结合,这些原子具有银河系前的丰度,大大超过了地球上的上限。如果带负电荷的粒子带有-1电荷,那么这种丰度在致密物质体中不会减少。因此,复合暗物质只能包含带负电荷的粒子,而带负电荷的稳定重粒子应该被排除在外。复合暗物质的现实场景,避免了这种异常同位素过量生产的问题,不可避免地预测了原始“原子”的存在,其中原始氦捕获了所有带-2电荷的自由负电荷重组分。研究这种具有补偿电荷的原始重$α$粒子存在的可能性以及在宇宙射线和加速器中寻找稳定的带电组分为复合暗物质方案提供了重要的考验。
2006-04-25 astro-ph gr-qc hep-ph
Theoretical survey of tidal-charged black holes at the LHC
我们分析了一个家庭的膜世界黑洞解决有效的四维爱因斯坦方程的参数范围广泛的未知的散装/膜物理。我们首先使用已知的实验界限约束参数,并在允许的情况下,进行数值分析,其时间演变,其中包括通过地球吸积。这项研究的目的是预测如果这种黑洞是在大型强子对撞机上产生的,人们可以预期的典型行为。最值得注意的是,我们发现,在任何情况下,黑洞都不会达到邦迪吸积的(危险)状态。尽管如此,黑洞仍然有可能存活足够长的时间,从加速器(甚至从地球的引力场)中逃逸出来,导致探测器失去能量。
2010-01-27 gr-qc hep-ph hep-th
Charge Influence On Mini Black Hole's Cross Section
本文研究了加速器中带电小黑洞产生截面的电荷效应。我们使用{ \it脂肪膜}近似的ADD模型的上下文中分析的充电MBH解决方案。讨论了视界半径存在的最大荷质比条件。我们表明,电荷的原因,在这个半径的减少,因此,在截面。这种减少对于质子和轻离子是可以忽略的,但对于重离子可能是重要的。
2010-04-27 gr-qc hep-ph hep-th