A fekete lyuk laboratóriumi analógja új közvetett bizonyítékokat szolgáltatott arra vonatkozóan, hogy ezek a titokzatos kozmikus tárgyak töltött részecskék gázáramát bocsátják ki, jelentette a Science Alert, hivatkozva egy új tudományos tanulmányra, amelyet a Nature folyóiratban publikáltak. A fizikusok szerint az általuk létrehozott fekete lyuk analógának hőmérséklete van, amely előfeltétele az azonos névű sugárzásnak, amit Stephen Hawking megjósolt.
A fekete lyukak semmit nem bocsátanak ki. Vagy sugárzik?
Az általános relativitáselmélet (GR) szerint semmi nem tud menekülni a fekete lyukból. Gravitációs erejük annyira nagy, hogy még a fény sem, az univerzum leggyorsabb képessége nem képes megfelelő sebességet kifejleszteni ahhoz, hogy kitörjön befolyásáról. Így az általános relativitáselmélet szerint a fekete lyukak semmilyen elektromágneses sugárzást nem bocsáthatnak ki.
Ennek ellenére Hawking 1974. évi elmélete azt sugallta, hogy ha a kvantummechanika szabályait hozzáadjuk a kérdéshez, akkor a fekete lyukak valóban kibocsáthatnak valamit. Ez egy elektromágneses sugárzás elméleti típusa, amelyet maga Hawking nevez el.
Ez a hipotetikus sugárzás a fekete test sugárzásához hasonlít, amelyet a fekete lyuk hőmérséklete generál, amely fordítottan arányos a tömegével. A tudósok még nem tudták közvetlenül megtalálni. A fekete lyuk első valódi képeit nemrég készítették, tehát minden még előttünk van. Ennek ellenére a fizikusok úgy vélik, hogy ha ez a sugárzás létezik, akkor túl gyenge lenne ahhoz, hogy a modern tudományos eszközökkel megtalálható legyen.
A fekete lyuk hőmérsékletének mérése szintén kihívást jelent. A Nap tömegű fekete lyuk hőmérséklete mindössze 60 nanokelvin. A kozmikus mikrohullámú háttér sugárzás, amelyet abszorbeál, sokkal magasabb lesz, mint a kibocsátott Hawking sugárzás. Sőt, minél nagyobb a fekete lyuk mérete, annál alacsonyabb lesz a hőmérséklete.
Hawking hipotézisének kipróbálására az Izrael Műszaki Egyetem fizikusai kísérletet végeztek a fekete lyuk legközelebbi "analógjával", amelyet sikeresen készítettek a laboratóriumban.
Promóciós videó:
A Hawking sugárzás valódi?
Ezt az izraeli fizikus, Jeff Steinhower találta ki 2016-ban. Ez hideg rubidium atomok Bose kondenzátuma (majdnem abszolút nullára lehűtve), amelyek egyikében az atomok szuperszonikus sebességgel mozognak, a másikban pedig nagyon lassan mozognak. Ahogy mozog, a kondenzátum úgynevezett akusztikus fekete lyukat hoz létre, amely a hang (fononok) elfogja a fény (fotonok) helyett. Az ebbe a területbe belépő hangkvantumok átmennek egyfajta "akusztikus eseményhorizonton", mivel már nem hagyhatják el. A fekete lyuk akusztikus analógjának jellemzőit tanulmányozva a szakértők arra a következtetésre jutottak, hogy közel állnak azokhoz az elméleti modellekhez, amelyek a Hawking sugárzás jelenlétére utalnak.
Még a 2016-os kísérlet során Steinhower és kollégái képesek voltak bemutatni, hogy a fekete lyuk analógjának akusztikus eseményhorizontján pár összefonódott fonon fordulhat elő, amelyek közül az egyiket az űrbe lassan áramló Bose kondenzátum atomjai taszítják, valójában létrehozva a Hawking sugárzási hatását. Ugyanakkor a nagy sebességű kondenzátum következtében egy pár másik fononja is felszívódhat egy fekete lyuk analógjával.
Meg kell jegyezni, hogy ez év elején egy másik izraeli fizikus csoport a Weizmann Intézetből, Ulf Leonhardt vezetésével, létrehozta saját analógját egy fekete lyukról, amely üvegszálas technológiát használt az esemény horizontjának alapjául. Aztán a tudósok a hasonló megfigyelt eredményt statisztikai rendellenességnek tekintették. Steinhauer csoport új kísérlete azonban bebizonyította, hogy nem ez a helyzet. Az új kísérlet eredménye ismét megmutatta, hogy az egyik fotont el lehet dobni hipotetikus térbe, míg a másikot egy hipotetikus fekete lyuk képes elnyelni. Leonhardt már kommentálta a Steinhower csoport sikerét:
A bizonyíték arra, hogy Hawkingnek igaza volt, egyre növekszik, de az analóg fekete lyuk hőmérsékletének meghatározására szolgáló új módszer segíthet a fekete lyuk termodinamikájának mélyebb megértésében.
Nikolay Khizhnyak