גרביטון הינו חלקיק אלמנטרי היפותטי המעביר את כוח הכבידה (בעל ספין 2, וחסר מסת מנוחה). הגרויטון הוא חלקיק אשר קיים בתאוריות שמתארות את הגרויטציה מבחינה קוונטית. ישנם כמה תורות שכאלו כיום, אך כולן אינן מוצקות דיין על מנת להוות תאוריה מושלמת שתתאר גרויטציה קוונטית. אנו מניחים קיומם של גרביטונים משום שתורות קוונטיות אחרות הינן מאוד מדויקות. לדוגמה, אלקטרודינמיקה קוונטית מוסברת על ידי פוטונים שנובעים מקוונטיזציה של השדות האלקטרומגנטיים. בתורה זו, פוטונים נוצרים ונהרסים ללא הפסקה על ידי כל החלקיקים הטעונים, והאינטראקציות עם הפוטונים הללו הם אלו שיוצרות את הכוחות האלקטרומגנטיים המאקרוסקופיים שאנו מכירים בחיי היום יום (כוח חשמלי וכוח מגנטי). אנו מניחים אם כן שבתורת גרויטציה קוונטית עתידית, הגרביטון צפוי להתנהג בצורה דומה לפוטון.
מכיוון שאנו כן יודעים איך אלקטרודינמיקה קוונטית עובדת, נשאל את השאלה הבאה עבור חור שחור טעון: איך אובייקט שכזה יכול למשוך או לדחות אוביקטים טעונים אחרים אם פוטון לא יכול לברוח מאופק האירועים של חור שחור?
העניין הוא שאינטראקציות בתורת שדות קוונטית (וגרביטציה, אם נניח כי גרויטציה קוונטית תתנהג כמו אלקטרודינמיקה קוונטית) מועברות ע"י החלפה של חלקיקים וירטואלים.
חלקיקים וירטואלים יכולים לעשות כל מה שהם רוצים, לא לקיים את חוק שימור האנרגיה ובכלל זה לנוע במהירות גבוהה ממהירות האור. זאת, כל עוד הם נעלמים לפני שהם מפרים את עיקרון אי הוודאות של הייזנברג.
אופק המאורעות של חור שחור הוא איפה שחומר רגיל (וכוחות) חייבים לעבור את מהירות האור על מנת לברוח ועל כן חומר רגיל נלכד פנימה אל תוך החור השחור. אופק האירועים הוא חסר משמעות לחלקיקים וירטואלים עם מהירות שחורגת ממהירות האור. בפרט, חור טעון הוא מקור לפוטונים וירטואלים אשר יכולים לעשות כל העולה על רוחם עם שאר היקום שמחוץ לאופק אירועים.
שוב, חשוב להדגיש שאנו כרגע לא יודעים אם תורת גרויטציה קוונטית תהיה מתוארת במונחים של גרויטונים. כרגע אין בנמצא תאוריה קוונטית המתארת הכבידה באופן מושלם ובכלל זה אין בנמצא היום כל ראיה נסיונית לקיומם של גרויטונים. אך אם נניח שכן הדבר, אזי גרויטונים יהוו מתווכים עבור משיכה גרויטציונית ובשל כך יוכלו להתעלם מאופק האירועים של החור השחור, בדיוק כמו הפוטונים הוירטואליים באינטרקציות אלקטרומגנטיות.
באיור אנו רואים חומר רגיל הנשאב פנימה אל תוך חור שחור. חלקיקים וירטואלים (לא מופיעים באיור) יכולים לברוח החוצה מאופק האירועים של חור שחור
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
