含自旋粒子碰撞彭罗斯过程的最大效率

我们分析了极端 Kerr 黑洞中自旋测试粒子的碰撞彭罗斯过程。我们考虑两个粒子从无穷远处 plunge 进入黑洞并在黑洞附近碰撞。对于两个有质量粒子的碰撞，若粒子自旋为 $s_1 \approx 0.01379\mu M$ 和 $s_2 \approx -0.2709\mu M$，我们得到最大效率约为 $\eta_{max} = (\text{提取能量})=(\text{输入能量}) \approx 15.01$，这是非自旋粒子碰撞情形（$\eta_{max} \approx 6.32$）的两倍多。我们还评估了无自旋无质量粒子与有自旋有质量粒子（康普顿散射）的碰撞，发现当 $s_2 \approx -0.2709\mu M$ 时最大效率为 $\eta_{max} \approx 26.85$，而非自旋情形下的 $\eta_{max} \approx 13.93$ 可作为比较。