Advanced

A Black Hole Radiating Color Charged Particles

Kofoed, Erik LU (2015) FYTK02 20151
Theoretical Particle Physics
Abstract (Swedish)
This thesis makes an attempt to extend Hawking radiation, which has previously been studied for photons and QED charged leptons, to emission of particles with color charge. A sufficiently hot black hole should be able to radiate asymptotically free quarks and gluons in addition to leptons and photons. The black holes in consideration in this thesis are those hot enough to radiate color charged particles which can be described by perturbative quantum chromodynamics (QCD) but macroscopic enough to have a static metric during the emission so that the process can be treated semiclassically. For the purpose of this thesis the kinematics of the emission of color charged particles will not be significant since the goal is to compare QCD to QED.... (More)
This thesis makes an attempt to extend Hawking radiation, which has previously been studied for photons and QED charged leptons, to emission of particles with color charge. A sufficiently hot black hole should be able to radiate asymptotically free quarks and gluons in addition to leptons and photons. The black holes in consideration in this thesis are those hot enough to radiate color charged particles which can be described by perturbative quantum chromodynamics (QCD) but macroscopic enough to have a static metric during the emission so that the process can be treated semiclassically. For the purpose of this thesis the kinematics of the emission of color charged particles will not be significant since the goal is to compare QCD to QED. Therefore the color structure is studied separate from the kinematics.

The calculations are performed using the birdtrack notation which is a pictorial representation of SU(N) tensor calculations. The radiation is assumed to be gluons, emitted one at a time, and from a black hole of low dimensional representation of the color group. A methodology for how to answer these questions is supplied and in addition an outline to a solution. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
I Einsteins allmänna relativitetsteori uttrycks graviation som rumtidens \\ krökning. Källan till gravitation är energitäthet; ju tätare materia är koncentrerat desto starkare gravitation uppstår. I extrema fall kan materian bli så tät att rummet och tiden kröks så att ett svart hål bildas. Vid ett visst avstånd från ett svart hål finns en händelsehorisont. När något passerar händelsehorisonten är rumstidens krökning så stor att inte ens ljus från det kan nå ut. Precis utanför horisonten kan kvantmekaniska fluktuationer av partiklar och antipartiklar ske ur vakuum. Sådana fluktuationer sker i vakuum överallt under korta tider, inte bara kring svarta hål. Just i situationer nära händelsehorisonter kan dessa fluktuationer ge upphov till... (More)
I Einsteins allmänna relativitetsteori uttrycks graviation som rumtidens \\ krökning. Källan till gravitation är energitäthet; ju tätare materia är koncentrerat desto starkare gravitation uppstår. I extrema fall kan materian bli så tät att rummet och tiden kröks så att ett svart hål bildas. Vid ett visst avstånd från ett svart hål finns en händelsehorisont. När något passerar händelsehorisonten är rumstidens krökning så stor att inte ens ljus från det kan nå ut. Precis utanför horisonten kan kvantmekaniska fluktuationer av partiklar och antipartiklar ske ur vakuum. Sådana fluktuationer sker i vakuum överallt under korta tider, inte bara kring svarta hål. Just i situationer nära händelsehorisonter kan dessa fluktuationer ge upphov till påtagliga fysikaliska effekter.

När en av partiklarna passerar händelsehorisonten förlorar denna och dess partner kontakten. Detta hindrar paret från att återgå till vakuum och den partikel som är kvar utanför horisonten kan undkomma det svarta hålet. Denna ström av partiklar är en värmestrålning och är lik det ljus som glödheta kroppar strålar. Svarta hål strålar alltså ut fotoner, ljuspartiklar, men också partiklar med elektrisk laddning och dessutom partiklar med andra liknande laddningar som förekommer i partikelfysik. En sådan liknande laddning är färgladdning (som bara till namnet har med färger i vardagen att göra). Denna uppsats behandlar hur strålning av sådana färgladdade partiklar skulle gå till. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Kofoed, Erik LU
supervisor
organization
course
FYTK02 20151
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
Black holes, Birdtracks, Color
report number
LU TP 15-19
language
English
id
7472184
date added to LUP
2016-05-13 09:58:57
date last changed
2016-05-13 09:58:57
@misc{7472184,
  abstract     = {This thesis makes an attempt to extend Hawking radiation, which has previously been studied for photons and QED charged leptons, to emission of particles with color charge. A sufficiently hot black hole should be able to radiate asymptotically free quarks and gluons in addition to leptons and photons. The black holes in consideration in this thesis are those hot enough to radiate color charged particles which can be described by perturbative quantum chromodynamics (QCD) but macroscopic enough to have a static metric during the emission so that the process can be treated semiclassically. For the purpose of this thesis the kinematics of the emission of color charged particles will not be significant since the goal is to compare QCD to QED. Therefore the color structure is studied separate from the kinematics.

The calculations are performed using the birdtrack notation which is a pictorial representation of SU(N) tensor calculations. The radiation is assumed to be gluons, emitted one at a time, and from a black hole of low dimensional representation of the color group. A methodology for how to answer these questions is supplied and in addition an outline to a solution.},
  author       = {Kofoed, Erik},
  keyword      = {Black holes,Birdtracks,Color},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {A Black Hole Radiating Color Charged Particles},
  year         = {2015},
}