Οι μαύρες τρύπες δεν είναι εντελώς μαύρες: Η κβαντική επίδραση της ακτινοβολίας Hawking παρατηρήθηκε για πρώτη φορά

Οι μαύρες τρύπες δεν είναι τελείως μαύρες. Για πρώτη φορά, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο μιας μαύρης τρύπας που παγιδεύει τον ήχο, αντί του φωτός, οι επιστήμονες είδαν την πρώτη απόδειξη του τι βγαίνει από αυτές.

Αυτά τα σωματίδια είναι τόσο λίγα και εξασθενημένα που δεν είναι εφικτό να τα παρατηρήσουμε για μια αστροφυσική μαύρη τρύπα, έτσι ο Jeff Steinhauer στο Technion-Israel Institute of Technology έκανε μια επιτραπέζια έκδοση μιας μαύρης τρύπας που απορροφά ήχο αντί του φωτός.

Χρησιμοποιώντας αυτό, είναι ο πρώτος που είδε στοιχεία για τα σωματίδια που διαφεύγουν από μια μαύρη τρύπα και που ονομάζεται ακτινοβολία Hawking.

Το 2014, με τη χρήση του ίδιου επιτραπέζιου εξοπλισμού ο Steinhauer είδε μια επαγόμενη μορφή της ακτινοβολίας Hawking, στην οποία κάτι χτύπησε τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας για να προκαλέσει την ακτινοβολία Hawking. Αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που κάποιος την έχει δει. Ο Steinhauer δημοσίευσε τα αποτελέσματα στο Nature Physics.
Ονομάστηκε ακτινοβολία Hawking από τον Stephen Hawking, ο οποίος το 1974 διατύπωσε τη θεωρία της ύπαρξής της, υπολογίζοντας ότι οι μαύρες τρύπες δεν θα πρέπει να απορροφούν τα πάντα. Λίγα τυχερά σωματίδια θα πρέπει να είναι σε θέση να δραπετεύσουν. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, τα ζεύγη των σωματιδίων έρχονται αυτόματα σε ύπαρξη σε όλο το σύμπαν: ένα σωματίδιο αντιύλης και το ομόλογό του. Κανονικά, θα εξαλείψουν το ένα το άλλο, αλλά αν συμβεί να εμφανιστούν ακριβώς στη σωστή θέση και τα δύο, κάποιο θα πρέπει να παρασυρθεί στη μια μαύρη τρύπα και το άλλο θα ξεφύγει.
Η επιτραπέζια μαύρη τρύπα Steinhauer είναι κατασκευασμένη από ένα πολύ λεπτό κύλινδρο υγρού περιορισμένη στο χώρο μιας ακτίνας λέιζερ. Επειδή το υγρό ρέει πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου, κανένα από τα ηχητικά κύματα δεν θα πρέπει να είναι σε θέση να δραπετεύσει, εκτός από την ακτινοβολία Hawking . Εδώ, η ακτινοβολία Hawking αποτελείται από ζεύγη ηχητικών κυμάτων, το ένα πέφτει στη μαύρη τρύπα, και το άλλο εξέρχεται.

Οι υπολογισμοί του Hawking δείχνουν επίσης ότι τα σωματίδια θα πρέπει να είναι κβαντικά "μπλεγμένα" το ένα με το άλλο (κβαντική διεμπλοκή), και το πείραμα Steinhauer έδειξε στοιχεία που αποδεικνύουν ότι πραγματικά είναι. Ο ίδιος συνέλεξε παρατηρήσεις πολλών ζευγών σωματιδίων Hawking, και για κάθε ζεύγος, τα σωματίδια είχαν ακριβώς την ίδια τιμή ενέργειας, εκτός του ότι το ένα ήταν θετικό και το άλλο ήταν αρνητικό. Όταν σχεδίασε γραφικά τις συσχετίσεις μεταξύ των σωματιδίων, είπε : «ήξερα ότι θα πρέπει να εμπλακεί. αμέσως μόλις το είδα».

Ο Steinhauer, λέει ο στόχος του είναι "να μάθουμε όσο μπορούμε περισσότερα για τις πραγματικές μαύρες τρύπες", αλλά αυτό δεν είναι ο τελικός σκοπός. "Οι άνθρωποι δεν προσπαθούν να κατανοήσουν τις μαύρες τρύπες," λέει. "Προσπαθούν να κατανοήσουν τους νόμους της φυσικής περισσότερο." Κανείς δεν έχει ακόμα συμφιλιώσει την κατανόηση της βαρύτητας με τη θεμελιώδη αβεβαιότητα και την τυχαιότητα της κβαντικής μηχανικής.

"Κατανοούμε τη βαρύτητα σε ένα κλασσικό επίπεδο. Αλλά θα θέλαμε να το καταλάβουμε πιο βαθιά, να κατανοήσουμε την τυχαιότητα της βαρύτητας ... Σε αυτή την αναζήτηση για τους νόμους της κβαντικής βαρύτητας, η ακτινοβολία Χόκινγκ θεωρείται ένα σημαντικό πρώτο βήμα." πρόσθεσε.

Για το σκοπό αυτό, ο Steinhauer εργάστηκε για το ηχητικό μοντέλο της μαύρης τρύπας για επτά συνεχόμενα χρόνια. Για να συγκεντρωθούν τα δεδομένα για την πιο πρόσφατη μελέτη, χρειάστηκε η επανάληψη του πειράματος 4.600 φορές.

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου