极值 Kerr 白洞作为超高能粒子的源

我们考虑这样一个过程：两个相同的大质量粒子从无穷远处静止开始向内落向极值 Kerr 黑洞，在事件视界外附近碰撞并产生两个无质量粒子。若其中一个粒子具有特定的角动量临界值，且碰撞发生在任意接近事件视界的位置，则两粒子碰撞的质心能量发散。假设在质心系中各向同性发射粒子，我们证明所产生的无质量粒子中有一个具有与质心能量相当的发散守恒能量，其概率略小于二分之一。该粒子进入与柯西视界重合的黑洞事件视界，折返，并穿过白洞事件视界在 Kerr 时空最大扩展中的另一渐近区域出现。由于在此过程中守恒能量得以保持，当粒子到达无穷远时，它被观测者视为具有发散能量的粒子。因此极值白洞表现为超高能粒子的源。类似地，碰撞发生在黑洞事件视界稍内侧、或白洞事件视界外侧或内侧的过程也会产生高能粒子。