En la radiación de Hawking, ¿por qué las antipartículas cruzan el horizonte de eventos y caen en más que partículas?

No, no es cierto que “solo las antipartículas pueden reducir la masa total del agujero negro”. No confunda las antipartículas con partículas de energía negativa. La masa restante de antipartículas es positiva (o cero), al igual que la masa de partículas ordinarias. Es decir, la masa de un positrón es el mismo valor positivo que la masa de un electrón, por ejemplo.

Sin embargo: cuando se crea un par virtual de partículas-antipartículas en el vacío, la energía total del par es cero (ya que la energía del vacío era cero para empezar). Lo que significa que la energía total (masa en reposo + energía cinética) de una de las partículas del par será negativa. Las partículas de energía negativa no pueden existir (excepto como fluctuaciones cuánticas, durante el momento más breve), por lo que el par se aniquila rápidamente y no queda nada. De nada salió nada, se podría decir.

Sin embargo, cuando sucede lo mismo cerca del horizonte de eventos, puede ocurrir algo extraño: el miembro de energía negativa del par (que puede ser una partícula normal o una antipartícula) puede cruzar el horizonte de eventos, en cuyo caso puede continuar existiendo. (Brevemente: una partícula que parece tener energía negativa como la ve un observador externo puede aparecer con energía positiva dentro del horizonte de eventos. La energía como cantidad depende del observador). A su vez, el miembro de energía positiva del par (que puede ser una partícula normal o una antipartícula) puede ganar suficiente energía para salir de la vecindad del agujero negro.

Por lo tanto, la masa total del agujero negro se reduce porque se tragó algo con energía negativa (lo que significa masa total negativa). Nuevamente, ese algo puede ser una partícula normal o una antipartícula, no importa. Lo que importa es que tiene energía negativa. La energía faltante se explica en la forma del otro miembro del par que se “irradia”.

Lo opuesto a este proceso (el agujero negro que traga el miembro de energía positiva del par con el miembro de energía negativa abandonando la vecindad) no puede suceder porque las partículas de energía negativa libre no pueden existir fuera del horizonte de eventos. Esto crea un desequilibrio: el agujero negro traga más partículas de energía negativa (reduciendo su masa) que partículas de energía positiva (aumentando su masa). Entonces, su masa está disminuyendo lentamente, mientras está irradiando partículas (que serían principalmente fotones).

Una cosa que falta es que los pares partícula-antipartícula en este caso son fotones virtuales. No estamos hablando de que la masa sea negada por el agujero negro que toma una partícula de “masa negativa” (ya que de todos modos eso no es lo que es la antimateria). Estamos hablando de la energía que irradia del agujero negro. Los fotones son su propia antipartícula, de modo que cuando se emite uno y se absorbe el otro, no importa cuál sea la partícula “anti” porque ambos son fotones.

La teoría explica que la emisión de energía de los agujeros negros, en exceso de cualquier masa / energía que está absorbiendo actualmente de su entorno, debe “pagarse”. Y ese pago proviene de la energía de masa total del agujero negro en sí.

La aniquilación no es la razón por la cual la masa del agujero negro se reduce. No importa que una partícula o antipartículas vuelvan a caer, porque de cualquier manera la energía de masa total del agujero negro permanece igual. Lo que importa es que la otra partícula del par escapa del agujero negro, por lo que se resta de su masa.

En realidad, no estoy seguro de si esta es la teoría de más antipartículas es el sonido? La antimateria y la materia son formas de materia y tienen masa y, por lo tanto, información cuántica. Un agujero negro estaría sin equilibrar. Si me equivoco, corríjame, pero no creo que las antipartículas caigan en un agujero negro más que las partículas. Por definición, la radiación de Hawking es que las partículas virtuales aparecen y se aniquilan, pero que una partícula puede aparecer dentro del horizonte de eventos y su contraparte aparece afuera.