Zero assoluto e movimento particelle nucleari nei buchi neri?

[raxas]

Salve, stavo cercando di sapere qualcosa sulla temperatura all'interno dei buchi neri e cercando la spiegazione fisica sullo zero assoluto mi sono naturalmente imbattuto sulla relativa pagina wikipedia
https://it.wikipedia.org/wiki/Zero_assoluto
che descrive lo zero assoluto come uno stato in cui gli elettroni non sono più liberi ma aderiscono al nucleo...

"Allo zero assoluto (puramente teorico) gli elettroni smettono di muoversi (sia come orbita che come spin) e aderiscono al nucleo; gli atomi aderiscono gli uni agli altri, senza più alcuna forza magnetica a separarli; lo spazio è pressoché annullato."

ma è corretto questo che ho letto?

gli elettroni viaggiano alla velocità della luce, cosa li fermerebbe, senza produrre attrito=calore, giusto? e farli compattare nel nucleo degli atomi?
non mi raccapezzo proprio, solo nei buchi neri tutte le particelle atomiche sono compresse senza spazio, neutroni protoni elettroni e quant'altre particelle minori, tutte compattate,
mi chiedo ancora come tutta quell'energia della gravità che fa unire tutte le particelle nucleari non produca calore
c'è qualcosa che a me non quadra...

[raxas]

cioè prima sapevo, dalle mie probabilmente incomplete conoscenze, che lo zero assoluto sarebbe dato da atomi che tra loro non si muovono, ma non degli elettroni collassati nel nucleo,
ovvero cominciavo a sospettare che nei buchi neri la temperatura fosse ancora più bassa, molto, dello zero assoluto,
poi ho letto la pagina wikipedia... e... bè non mi raccapezzo,
gli elettroni collassati nel nucleo nello spazio semplicemente vuoto senza gravità? e il calore dell'attrito perchè si produce calore giusto? degli elettroni alla velocità della luce fermati?
questo calore dove va a finire? e nello spazio interstellare tipicamente il più freddo non si vede produzione di calore...
mah...

[alecomputer]

Quasi sicuramente bisogna interpretare quello che e stato scritto su wikipedia .
Ti allego una descrizione piu chiara :
Allo zero assoluto le molecole e gli atomi di un sistema sono tutte allo stato fondamentale (ovvero il più basso livello di energia possibile) e il sistema ha il minor quantitativo possibile di energia cinetica permesso dalle leggi della fisica.
Da quello che so gli atomi al loro interno rimangono come sono , ma al livello minimo di energia possibile e anche gli elettroni rimangono al minimo , ma non collassano nel nucleo .
Per quello che succede dentro un buco nero ci sono solo teorie , secondo quello detto da Hawking il buco nero produrebbe calore , vedi Termodinamica dei buchi neri per maggiore informazioni .

[raxas]

Originariamente inviato da alecomputer

Quasi sicuramente bisogna interpretare quello che e stato scritto su wikipedia .
Ti allego una descrizione piu chiara :
Allo zero assoluto le molecole e gli atomi di un sistema sono tutte allo stato fondamentale (ovvero il più basso livello di energia possibile) e il sistema ha il minor quantitativo possibile di energia cinetica permesso dalle leggi della fisica.
Da quello che so gli atomi al loro interno rimangono come sono , ma al livello minimo di energia possibile e anche gli elettroni rimangono al minimo , ma non collassano nel nucleo .
Per quello che succede dentro un buco nero ci sono solo teorie , secondo quello detto da Hawking il buco nero produrebbe calore , vedi Termodinamica dei buchi neri per maggiore informazioni .

ecco io distinguerei tra movimento degli atomi e quindi anche movimento delle molecole, sono queste agitandosi a dare calore,
e movimento degli elettroni
questa faccenda che allo zero assoluto gli elettroni collassinoi nel nucleo per me è inaudita, cioè identificare energia cinetica e, conseguente, calore è una cosa ma fermare gli elettroni mi sembra un pò troppo...
poi c'è anche la questione della temperatura all'interno di un buco nero,
dato che tutte le particelle sono compresse, queste non si muovono, e quindi non produrrebbero calore assolutamente, anche se è come dire trattenere un movimento pazzesco di una infinità di protoni neutroni elettroni e tutte le particelle minori, ferme!

[raxas]

e se allo zero assoluto, che tra l'altro so che è teorico, gli elettroni collassano nel nucleo, vuol dire che se è teorico non collassano MAI nel nucleo...
probabilmente perchè non si possono fermare...
mi chiedo alla più piccolissima frazione possibile sopra lo zero assoluto se il movimento degli elettroni, che viaggiano alla velocità della luce, sia diminuito e di quanto... e se non diminuisce probabilmente è un punto direi di discontinuità non raggiungibile...

SOLO nei buchi neri o nelle stelle di neutroni, anche, la gravità ferma tutte le particelle... dato che il valore della velocità di fuga da un buco nero, solo lui ovviamente,è superiore alla velocità della luce, anche le particelle che prima si muovevano a quella velocità sono costrette a STARE FERME, IMMOBILI
come in unO STERMINATO e mai visto (per questo lo chiamano materia degenere credo) CONTINUUM statico, non trovo altro termine

le mie sono supposizioni con il poco che so ovviamente

[raxas]

ah sì...
leggendo meglio sembra che le particelle, non possano essere ferme, perchè violerebbero il principio di indeterminazione di heisenberg
solo che nei buchi neri questo principio è violato?
perchè, suppongo, che non possono muoversi proprio lì dentro anzi non hanno nessuno spazio tra di loro...

[sbudellaman]

Ciao raxas, io purtroppo non sono un fisico quindi prendi quello che dico molto con le pinze.

Sinceramente anch'io storco il naso davanti all'affermazione che "allo zero assoluto gli elettroni smettano di muoversi ed aderiscano al nucleo".

Quello che dovrebbe accadere in queste condizioni può essere descritto attraverso meccanica quantistica e le varie regole di riempimento degli orbitali.
Gli elettroni in particolare andranno ad occupare i vari stati in base al principio di minima energia, ovvero andranno ad occupare gli stati a più bassa energia possibile. Tuttavia per il principio di esclusione di Pauli non potrai avere due elettroni nello stesso stato quantistico, quindi nel momento in cui l'orbitale a più bassa energia viene tutto occupato gli altri elettroni vanno ad occupare gli orbitali ad energia più alta perchè sono "costretti" essendo gli altri pieni. Questo nonostante ci si trovi a 0K. Infatti si parla di energia di fermi che è definita come l'energia che possiedono gli elettroni che si trovano nello stato più alto quando l'atomo è a 0K. Questa energia corrisponde ad una certa velocità degli elettroni, che questi avranno nonostante ci si trovi a 0k.
Tra l'altro esiste un altra definizione interessante a tal proposito, ovvero quella di "zero point energy" cioè l'energia più passa che un sistema quantistico può possedere, di cui però non so spiegarti bene la correlazione con l'energia di Fermi, magari a tal proposito potrebbe intervenire qualcuno più esperto. In ogni caso da questo principio capisci che resta sempre un "energia di base" anche quando supponi di averla tolta tutta succhiando via tutto il calore e arrivando a 0k. Questa sorta di energia del vuoto che "rimane sempre" permette di non violare il principio di Heisemberg, per cui la totale assenza di energia comporterebbe la possibilità di poter misurare velocità e posizione di una particella, ed invece così non è.

In un buco nero le cose si fanno più complicate dato che tutta la massa è concentrata in un unico punto detto singolarità. Questo si trova all'interno dell'orizzonte degli eventi, e tutto ciò che si trova all'interno dell'orizzonte dal punto di vista dell'informazione non è più accessibile, quindi non ha più neanche tanto senso tentare di definire la posizione di una particella rispetto ad un nucleo così come la sua velocità.

Chi a differenza mia ha studiato questi argomenti potrà correggere tutti i miei errori a riguardo e darti una risposta più corretta.

[Cfranco]

Tecnicamente lo zero assoluto corrisponde al minimo energetico, quindi gli elettroni negli atomi sono negli orbitali più bassi ( non certo sui nuclei ) e gli atomi hanno la minima energia permessa.
La cosa però è complessa, perché anche il concetto di temperatura a quei livelli perde parecchie delle caratteristiche a cui siamo abituati a pensare.
Anche parlare di "movimento" per elettroni e atomi è piuttosto fuorviante, gli elettroni non si muovono nel senso che intendiamo noi, essi esistono e possono essere trovati in tutta una zona che dipende dal livello di energia, ma non è che si muovono dentro di essa nel senso che noi attribuiamo a questo verbo.


Sui buchi neri il problema fondamentale è che non esiste alcuna teoria soddisfacente per descriverli, ci sono solo degli spezzoni da mettere insieme che potrebbero anche essere totalmente sbagliati, il punto fondamentale da capire è che tutto dipende dall' osservatore, anche la temperatura.
Secondo la teoria della relatività generale
Per un' osservatore esterno al buco nero nulla riesce a oltrepassare l' orizzonte degli eventi tutto ciò che si avvicina a esso finisce per "spalmarsi" su esso e tende alla temperatura data dalla radiazione di Hawking.
Un' osservatore in caduta libera invece potrebbe stabilire di aver superato l' orizzonte degli eventi e resterebbe in una caduta infinita verso il centro a temperature e gravità sempre crescenti.
Secondo le teorie quantistiche della gravitazione ipotizzate
La lentissima evaporazione del buco nero vista da un osservatore esterno dovrebbe essere vista da un osservatore in caduta libera come un "rimbalzo" che lo rispedirebbe fuori in un tempo anche abbastanza breve ( per lui ) anche se corrisponderebbe a qualche miliardo di miliardi di anni per chi sta fuori.

Come le cose vadano effettivamente però è da stabilirsi sulla base di una teoria quantistica della gravità che a oggi non è conosciuta.

[raxas]

Grazie per le risposte,
comunque sembra che la pagina wikipedia allora abbia una descrizione errata cioè la faccenda degli elettroni aderenti al nucleo! mi sembra molto grossolana come spiegazione, molto

@sbudellaman riguardo alla minima energia permessa mi chiedo dato che si parla di orbitali come farebbero a stare con la minima energia permessa se già le varie posizioni obbligate sono occupate, ci sarà una contrazione della distanza di ogni orbitale o di tutti anche sotto il primo? e come faranno gli elettroni a convivere, non vorrei aver trascurato il fatto della minore energia che va a modificare qualche altra cosa

@Cfranco...: questa faccenda, ipotetica mi è sempre sembrato di capire, che l'osservatore in caduta libera si veda cadere all'infinito? di sotto non c'è altro;
ad un certo punto anche lo spazio finisce, a dirla più larga...
e posto che riesca a trattenere l'informazione della disposizione degli atomi del suo corpo, cosa credo la più difficile possibile, più brevemente impossibile... bè credo che non avrà nemmeno il tempo di vedersi morire, ancora di meno [stiamo parlando di impatti superiori dovuti a gravità da cui la forza di fuga è superiore alla velocità della luce, bè la gravità supera questa velocità (...)] tanto rapida la disintegrazione o la compattazione con gli altri atomi, già presenti, ridotti chissà come, e poi basterebbe pensare all'accelerazione, già uno shock mai visto senza nemmeno vedersi arrivare all'orizzonte degli eventi, posto che riesca a mantenersi integro tra tutti gli atomi snocciolati fuori dalle molecole e anche dal loro interno dalla forza tremenda di discoesione relativamente vicina o lontana

(rileggerò ancora nel caso mi fosse sfuggito qualcosa)

un'altra cosa, io chiedo, magari c'è già una risposta...
questa faccenda della SINGOLARITA'... davvero tutto come in un punto, o un aggregato informe comunque con raggio con proprietà sconosciute...?
magari con caratteristiche appunto mai viste e non sperimentabili, da cui non si ha informazione, ma comunque appunto in uno stato preciso, data gravità, natura della compattazione tra particelle/onde a scelta che siano...

[raxas]

si dirà pure Singolarità perchè la densità (se ancora vale questa caratteristica) è enorme, ma ogni Singolarità avrà massa precedente al collasso diversa, dai più piccoli buchi neri ai supermassicci e oltre, se ci sono, quindi la densità varierà, voglio dire che avrà pure un raggio si intendeva questo?

magari nei quasar o blazar la materia compattata dà origine a caratteristiche nuove, mi sembra che ci sia qualcosa di inesplicato... nella propagazione attorno

COMUNQUE vorrei dire una cosa all'estremo proprio...

si dice che tutto ha avuto origine dal Big Bang,
ebbene... lì la materia era più concentrata di tutti i buchi neri, piccoli grandi massicci supermassicci megamassicci e di tutto il loro insieme, e ancora... con tutta la restante materia che vediamo oggi nell'universo, e ancora... con tutta quella che si chiama materia oscura e ancora? chissà cosa altro di non conosciuto...!

Lì, sotto e precedente al Big Bang, C'ERA! e non è rimasta compattata dalla gravità sotto il suo peso, prima del... Fiat Lux! religiosamente o meno, perchè è propagato l'universo da lì
circostanziando tempo e materia

seguendo le leggi fisiche e altre oggi conosciute come poteva emergere?
vorrei capire quali ipotesi si fanno
l'universo rimbalzante bè mi sembra un girare a vuoto, perchè non si capisce perchè il buco nero deve rimanere compattato o evaporare (per arrivare tra l'altro dove?) e la "Massa" pre-BigBang no...

[Cfranco]

Originariamente inviato da raxas

mi chiedo dato che si parla di orbitali come farebbero a stare con la minima energia permessa se già le varie posizioni obbligate sono occupate, ci sarà una contrazione della distanza di ogni orbitale o di tutti anche sotto il primo?

Gli orbitali vengono occupati a partire dal primo e no, non cambiano di dimensione sono fissi e hanno energia fissa, infatti si parla di "minima energia" non di "zero energia"

Originariamente inviato da raxas

e come faranno gli elettroni a convivere,

Gli elettroni non convivono, mai
Obbediscono al principio di esclusione di Pauli, quindi ogni orbitale può tenere al massimo due elettroni, gli altri si sistemeranno sugli orbitali seguenti.

Originariamente inviato da raxas

questa faccenda, ipotetica mi sempre sembrato di capire, che l'osservatore in caduta libera si veda cadere all'infinito? di sotto non c'è altro; ad un certo punto anche lo spazio finisce, a dirla più larga...

Originariamente inviato da raxas

questa faccenda della SINGOLARITA'... davvero tutto come in un punto, o un aggregato informe comunque con raggio con proprietà sconosciute...?
magari con caratteristiche appunto mai viste e non sperimentabili, da cui non si ha informazione, ma comunque appunto in uno stato preciso, data gravità, natura della compattazione tra particelle/onde a scelta che siano...

Le raggruppo insieme, perché sono essenzialmente la stessa domanda.
Secondo le equazioni dello spazio tempo di Einstein, man mano che ti avvicini al centro la gravità aumenta, ma non ci arrivi mai all' infinito, lo si visualizza normalmente come un buco di profondità infinita in cui cadi senza arrivare mai al fondo ( perché non c' è un fondo ).
Quando una teoria prevede infiniti però vuol semplicemente dire che la teoria non è adatta a descrivere quello che stai cercando, quindi la singolarità, il tempo infinito e tutte queste cose qua sono solo i risultati matematici di una teoria che non funziona, quello che sappiamo quindi è solo che non sappiamo cosa c' è dentro un buco nero e cosa succede

Originariamente inviato da raxas

e posto che riesca a trattenere l'informazione della disposizione degli atomi del suo corpo, cosa credo la più difficile possibile, più brevemente impossibile... bè credo che non avrà nemmeno il tempo di vedersi morire, ancora di meno [stiamo parlando di impatti superiori dovuti a gravità da cui la forza di fuga è superiore alla velocità della luce, bè la gravità supera questa velocità (...)] tanto rapida la disintegrazione o la compattazione con gli altri atomi, già presenti, ridotti chissà come, e poi basterebbe pensare all'accelerazione, già uno shock mai visto senza nemmeno vedersi arrivare all'orizzonte degli eventi

Mah, come detto sopra in realtà sappiamo poco di cosa succede, però è chiaro che quello che entra in un buco nero ben difficilmente resta intero

[raxas]

Originariamente inviato da Cfranco

Gli elettroni non convivono, mai
Obbediscono al principio di esclusione di Pauli, quindi ogni orbitale può tenere al massimo due elettroni, gli altri si sistemeranno sugli orbitali seguenti.

una considerazione magari grossolana, non so...
visto che la gravità in ogni Buco Nero ferma tutto quello che viaggia alla velocità della luce, lì gli elettroni sono COSTRETTI a trovare una sistemazione, cosa ne derivi non so...
mi chiedo che razza di tensione possa generarsi,
non so se un esperimento di convivenza tra elettroni sia possibile, o almeno lo penso io, non ci avranno pensato?
magari si sono fatti sconsigliare dal Principio di Pauli,
lo sanno, però, che ogni buco nero del Principio di Pauli se ne frega ampiamente
certo sarà difficile ma in un Buco Nero è fattibile, e non riproducibile, che noia

[Cfranco]

Originariamente inviato da raxas

una considerazione magari grossolana, non so...
visto che la gravità in ogni Buco Nero ferma tutto quello che viaggia alla velocità della luce, lì gli elettroni sono COSTRETTI a trovare una sistemazione, cosa ne derivi non so...
mi chiedo che razza di tensione possa generarsi,
non so se un esperimento di convivenza tra elettroni sia possibile, o almeno lo penso io, non ci avranno pensato?
magari si sono fatti sconsigliare dal Principio di Pauli,
lo sanno, però, che ogni buco nero del Principio di Pauli se ne frega ampiamente
certo sarà difficile ma in un Buco Nero è fattibile, e non riproducibile, che noia

Beh per superare il problema basta una "semplice" stella di neutroni, quando la pressione gravitazionale supera la pressione di degenerazione degli elettroni questi si combinano con i protoni a formare neutroni, e quelli si impacchettano come in un nucleo atomico, 200 milioni di tonnellate al cm cubo

[raxas]

Originariamente inviato da Cfranco

Beh per superare il problema basta una "semplice" stella di neutroni, quando la pressione gravitazionale supera la pressione di degenerazione degli elettroni questi si combinano con i protoni a formare neutroni, e quelli si impacchettano come in un nucleo atomico, 200 milioni di tonnellate al cm cubo

come ho potuto dimenticare che protone+elettrone=neutrone?
e quindi gli elettroni si si associano ai protoni
avevo sentito da qualche parte che manca un antineutrino o qualcos'altro
mentre i neutrini vagano indisturbati senza disturbare
sarà perchè l'antineutrino permette di assorbire il disturbo tra elettroni di neutroni diversi? mah

ora vengo a leggere che un neutrone è formato da due quark up e due quark down
sì sì, vabbè...

...

[raxas]

allora... credo che in ogni buco nero il dualismo onda-particella venga meno, e qualsiasi movimento LI' DENTRO NON può esistere, questo credo sia il principale assunto, problematico in quanto insperimentabile, o sbaglio?