Ślad promieniowania Hawkinga?

Aby przebadać dokładnie czarną dziurę musielibyśmy się do niej zbliżyć, a w najbliższym czasie nie będzie to raczej możliwe. Dlatego musimy korzystać z różnych modeli i symulacji, a ostatnio jeden z takich modeli - w którym mała, "przenośna" czarna dziura pochłania dźwięk zamiast światła, zdaje się emitować spontanicznie splątane kwantowo cząstki, które mogą być nieuchwytnym do tej pory promieniowaniem Hawkinga.

Stephen Hawking w roku 1974 próbując rozwiązać problemy teoretyczne z czarnymi dziurami wykoncypował, że obiekty te emitują promieniowanie (od jego nazwiska nazwane promieniowaniem Hawkinga) - jednak do tej pory nie udało się tego potwierdzić przez obserwacje. Promieniowanie to powstawać ma dzięki cząstkom wirtualnym, które w parach cząstka-antycząstka non-stop pojawiają się w próżni i w tym samym momencie ulegają wzajemnej anihilacji znikając praktycznie bez śladu. Zdaniem Hawkinga jeśli jedna z takich cząstek zostaje przechwycona przez horyzont zdarzeń czarnej dziury, drugiej - jej antycząstce - udaje się uciec i to właśnie ona stanowi promieniowanie Hawkinga.

Istnienie tego promieniowania jest dość logiczne jeśli spojrzymy na czarne dziury - gdyby nie ono, obiekty te zyskiwałyby masę w nieskończoność stając się niewyobrażalnie wielkie i masywne aż w końcu pochłonęłyby całą materię we wszechświecie. Jak doskonale wiemy tak się nie dzieje, ale z drugiej strony promieniowania Hawkinga nie udało się nam zaobserwować i ponadto w kontekście mechaniki kwantowej jego istnienie rodzi tzw. paradoks informacyjny czarnej dziury (promieniowanie to nie zawiera żadnej informacji, a zgodnie z podstawowymi prawami mechaniki kwantowe informacja nie może całkowicie zginąć).

Naukowcy próbują zatem od paru lat zasymulować czarną dziurę w laboratorium aby sprawdzić czy faktycznie będzie ona generować promieniowanie Hawkinga. Teraz Jeff Steinhauer z Technion-Israel Institute of Technology stworzył dźwiękową czarną dziurę przy użyciu kondensatu Bosego-Einsteina (BEC) - kwantowego zbioru cząstek, które utraciły swoją indywidualność i zaczęły się zachowywać jakby były jedną cząstką.

I zgodnie z tym co przewidział Hawking - w okolicach horyzontu zdarzeń pojawiają się pary cząstek, przy czym jedna spada za horyzont zdarzeń, a druga, znajdująca się po jego drugiej stronie jest wolna, a są one kwantowo ze sobą splątane. Zgodnie z teoriami tak właśnie wyglądać ma promieniowanie Hawkinga w okolicach prawdziwych czarnych dziur.

Eksperyment ten wymaga jeszcze potwierdzenia, ale jeśli to się uda będzie to prawdziwy przełom, a dalsze eksperymenty z udanym modelem czarnej dziury doprowadzą nas do rozwikłania innych zagadek wszechświata.

Źródło: , Zdj.: PD