Powstanie laser z czarnej dziury?

Promieniowanie Hawkinga jest hipotetycznym promieniowanie, które mają emitować czarne dziury, lecz którego do tej pory nie udało nam się wykryć. Teraz grupa fizyków ze Szkocji twierdzi, że jest w stanie udowodnić jego istnienie i co więcej - chcą oni stworzyć laser z czarnej dziury. W końcu co może pójść nie tak?

Generalnie światło nie powinno uciekać w żaden sposób przed grawitacją czarnych dziur, jednak teoretycznie powinny istnieć pewne cząstki, którym udaje się wyjść poza horyzont zdarzeń.

Szkoccy badacze z Uniwersytetu Heriot-Watt w Edynburgu uważają, że mogą udowodnić istnienie tych cząstek.

Odmiennie niż w zwykłym laserze, w którym fotony są skupiane przez lustra, a następnie kierowane na materiał emitujący jeszcze więcej fotonów o tej samej częstotliwości (czyli po prostu jest to świetlny wzmacniacz), w urządzeniu opracowanym (na razie na papierze) przez Szkotów lustra mają być zastąpione horyzontami zdarzeń - z czarnej i białej dziury.

Biała dziura jest hipotetycznym (przy naszym obecnym stanie wiedzy dotyczącym fizyki kwantowej obiekty takie powinny jak najbardziej istnieć, lecz nie udało nam się nigdy żadnego zaobserwować) przeciwieństwem czarnej dziury - gdzie energia i materia wypływają z osobliwości, a nic nie może się do niej dostać z zewnątrz. Niektórzy badacze uważają, że Wielki Wybuch był właśnie takim zjawiskiem, a zatem każda czarna dziura zawiera w sobie... wszechświat.

W 2010 roku zespół fizyków pod kierownictwem Daniele Faccio wykorzystał tę ideę do stworzenia modelu białej dziury przez oświetlanie laserem szklanego pryzmatu. Pierwszy impuls zakrzywił szkło, a drugi został przez to zakrzywienie zatrzymany. Detektor umieszczony blisko pryzmatu wykrył fotony wychodzące z tego sztucznego horyzontu zdarzeń - symulując proces naturalnego powstawania promieniowania Hawkinga.

Według teorii kwantowej materia i antymateria pojawia się i znika we wszechświecie nieustannie anihilując się nawzajem w próżni. Jeśli dwie cząstki pojawiają się po dwóch stronach takiego horyzontu zdarzeń - nie będą się one mogły spotkać i nie dojdzie do kolizji, a zatem nie znikną one. Z zewnątrz będzie to wyglądać tak, jakby wypływały one z tego horyzontu zdarzeń.

Według symulacji badaczy ze Szkocji, promień światła zbliżając się do białej dziury jest ściskany, a długość fali skraca się do ultrafioletu. Następnie, po odbiciu zbliża się on do czarnej dziury po drugiej stronie i ulega wydłużeniu do podczerwieni. Promieniowanie Hawkinga z każdej z dziur - czarnej i białej - powinno za każdym razem wzmacniać promień lasera, dzięki czemu można by uzyskać ogromną moc przy bardzo niskiej energii i wysokiej częstotliwości.

Na razie naukowcy nie mają planu jak w prawdziwym świecie odtworzyć horyzont zdarzeń czarnej dziury, dlatego też wszystko, póki co, pozostanie na papierze.

Źródła: ,