2015年，LIGO/Virgo实验是一项基于美国两个天文台的大规模研究工作，首次直接观测到了引力波。这一重要的里程碑促使世界各地的物理学家以LIGO/Virgo合作收集的数据为基础，设计出黑洞动力学的新理论描述。

乌普萨拉大学、牛津大学和蒙斯大学的研究人员最近着手解释克尔黑洞的动力学，利用大质量高自旋粒子理论，从理论上预测了黑洞以恒定速率旋转。他们发表在《物理评论快报》上的论文特别提出，这些旋转黑洞的动力学受到规范对称原理的约束，这表明物理系统参数的某些变化不会产生可测量的影响。

该论文的合著者亨里克·约翰逊(HenrikJohansson)告诉Phys.org：“我们寻找旋转的克尔黑洞与大质量高自旋粒子之间的联系。”“换句话来说，我们将黑洞建模为旋转的基本粒子，类似于量子电动力学中处理电子的方式。”

克尔黑洞与高自旋理论之间的联系首次在2019年发表的两篇不同论文中进行了探讨。其中第一篇研究是由周边理论物理研究所的阿尔弗雷多·格瓦拉(AlfredoGuevara)及其欧洲合作者进行的，而第二篇研究是由国立台湾大学的郑明志和他在首尔国立大学的同事。

先前的两项工作都表明，众所周知的克尔度量可以与无限系列的高自旋散射振幅相匹配。作为先前研究的一部分，这些振幅首先由物理学家NimaArkani-Hamed、Tzu-​​ChenHuang和Yu-tinHuang获得。

约翰逊说：“虽然之前的这些结果非常引人注目，但鉴于即将进行的实验，例如爱因斯坦望远镜、LISA和宇宙探测器，它们还不足以准确描述克尔黑洞动力学。”“一些重要的缺失信息包含在黑洞康普顿散射振幅中，目前对于一般自旋来说未知。”

约翰逊和他的同事在论文中提出，规范对称性原理可以用来成功地约束旋转黑洞的动力学。研究人员表明，大规模的高自旋规范对称性(由ErnstStueckelberg首先概述、后来由YuriiZinoviev形式化的机制所告知)可用于重现先前论文中报道的克尔散射振幅。

“我们还表明，未知的康普顿散射幅度受到严重限制，即使实现唯一性需要进一步的输入，”约翰逊说。

“高自旋量子场论(QFT)因其复杂性而臭名昭著。即使是低自旋QFT，例如标准模型的自旋1情况和广义相对论的自旋2情况，当然也很复杂，并且他们的公式从根本上依赖于规范对称性和微分同胚对称性(广义协方差)。这两种对称性可以被视为无限阶梯上最低的两个梯级，称为高自旋规范对称性。

虽然规范对称性对于描述大质量粒子的动力学不是必需的，但它已被证明是概述一致相互作用的有价值的工具。这种巨大的规范对称性的一种实现是所谓的希格斯机制。

约翰逊解释说：“对黑洞使用大量的高自旋规范对称性，我们可以确保自旋自由度得到一致的处理，并写出有效的拉格朗日量，拉格朗日量都给出了克尔黑的正确的高自旋描述。黑洞并且具有相当好的高能行为。良好的高能行为对于经典黑洞来说并不重要，但它给出了一些信心，即有效的理论也可能描述某些量子过程。”

约翰逊和他的同事是第一个将高自旋规范对称性应用于黑洞的人。他们的初步计算结果很有希望，很快就会为探索这一联系的进一步研究铺平道路。

“虽然我们预计旋转黑洞的完整有效理论需要一段时间才能被理解，但我们认为高自旋规范对称性将是其公式中的关键组成部分，类似于规范对称性和微分同胚对称性如何指导理论20世纪物理学的框架，”约翰逊说。“克尔黑洞的完整康普顿散射幅度仍然是个谜，但我们对未来能够完全约束它抱有很高的希望。这既涉及理解它的任意自旋阶数，也涉及牛顿常数的更高阶数。”

完全限制克尔黑洞的散射幅度最终需要研究大规模高自旋粒子的理论物理学家和试图解决根植于广义相对论的所谓特科尔斯基方程的理论物理学家之间的密切合作。这些不同研究团体之间最近的合作表明，这一方向很快就会取得进展。

“在我们的下一步工作中，我们还想进一步探索黑洞与其量子特性之间的联系，这让人想起基本粒子，”约翰逊补充道。