Ακτινοβολία Hawking: όχι άλλα μυστήρια. Ακτινοβολία Hawking: έννοια, χαρακτηριστικά και προβλήματα της θεωρίας Σωματίδια Hawking

Η ακτινοβολία Χόκινγκ είναι η διαδικασία εκπομπής διαφόρων στοιχειωδών σωματιδίων, που θεωρητικά περιέγραψε ο Βρετανός επιστήμονας Στίβεν Χόκινγκ το 1974.

Πολύ πριν από τη δημοσίευση των έργων του Stephen Hawking, η πιθανότητα σωματιδιακής ακτινοβολίας από μαύρες τρύπες εκφράστηκε από τον σοβιετικό θεωρητικό φυσικό Βλαντιμίρ Γκρίμποφ σε μια συζήτηση με έναν άλλο επιστήμονα, τον Yakov Zeldovich.

Ενώ μελετούσε τη συμπεριφορά των στοιχειωδών σωματιδίων κοντά σε μια μαύρη τρύπα, ο τριαντάχρονος Stephen Hawking επισκέφτηκε τη Μόσχα το 1973. Στην πρωτεύουσα, μπόρεσε να λάβει μέρος σε μια επιστημονική συζήτηση με δύο εξαιρετικούς Σοβιετικούς επιστήμονες, τον Alexei Starobinsky και τον Yakov Zeldovich. Αφού δούλεψαν την ιδέα του Gribov για αρκετό καιρό, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να ακτινοβολούν λόγω του φαινομένου της σήραγγας. Το τελευταίο σημαίνει ότι υπάρχει πιθανότητα ένα σωματίδιο να ξεπεράσει οποιοδήποτε εμπόδιο, από την άποψη της κβαντικής φυσικής. Έχοντας ενδιαφερθεί για αυτό το θέμα, ο Χόκινγκ μελέτησε το θέμα λεπτομερώς και το 1974 δημοσίευσε το έργο του, το οποίο αργότερα ονόμασε την αναφερόμενη ακτινοβολία με το όνομά του.

Ο Stephen Hawking περιέγραψε τη διαδικασία της εκπομπής σωματιδίων από μια μαύρη τρύπα κάπως διαφορετικά. Η βασική αιτία μιας τέτοιας ακτινοβολίας είναι τα λεγόμενα «εικονικά σωματίδια».

Στη διαδικασία της περιγραφής των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των σωματιδίων, οι επιστήμονες κατέληξαν στην ιδέα ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους συμβαίνουν μέσω της ανταλλαγής ορισμένων κβάντων («τμήματα» κάποιας φυσικής ποσότητας). Για παράδειγμα, η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση σε ένα άτομο μεταξύ ενός ηλεκτρονίου και ενός πρωτονίου συμβαίνει μέσω της ανταλλαγής φωτονίων (φορείς ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης).

Ωστόσο, τότε προκύπτει το επόμενο πρόβλημα. Αν θεωρήσουμε αυτό το ηλεκτρόνιο ως ελεύθερο σωματίδιο, τότε σε καμία περίπτωση δεν μπορεί απλώς να εκπέμψει ή να απορροφήσει ένα φωτόνιο, σύμφωνα με την αρχή της διατήρησης της ενέργειας. Δηλαδή, δεν μπορεί απλά να χάσει ή να κερδίσει οποιαδήποτε ποσότητα ενέργειας. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες δημιούργησαν τα λεγόμενα «εικονικά σωματίδια». Τα τελευταία διαφέρουν από τα πραγματικά στο ότι γεννιούνται και εξαφανίζονται τόσο γρήγορα που είναι αδύνατη η καταχώρισή τους. Το μόνο που καταφέρνουν τα εικονικά σωματίδια σε μια σύντομη περίοδο της ζωής τους είναι να μεταφέρουν ορμή σε άλλα σωματίδια, χωρίς να μεταφέρουν ενέργεια.

Έτσι, ακόμη και ο κενός χώρος, λόγω κάποιων φυσικών διακυμάνσεων (τυχαίες αποκλίσεις από τον κανόνα), είναι απλώς γεμάτος με αυτά τα εικονικά σωματίδια που γεννιούνται και καταστρέφονται συνεχώς.

Ακτινοβολία Χόκινγκ

Σε αντίθεση με τους Σοβιετικούς φυσικούς, η περιγραφή της ακτινοβολίας του Stephen Hawking βασίζεται σε αφηρημένα, εικονικά σωματίδια που αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της κβαντικής θεωρίας πεδίου. Ένας Βρετανός θεωρητικός φυσικός εξετάζει την αυθόρμητη εμφάνιση αυτών των εικονικών σωματιδίων από μια μαύρη τρύπα. Σε αυτή την περίπτωση, το ισχυρό βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας είναι ικανό να «διασπά» εικονικά σωματίδια ακόμη και πριν καταστραφούν, μετατρέποντάς τα έτσι σε πραγματικά. Παρόμοιες διεργασίες παρατηρούνται πειραματικά στα σύγχροφασοτρόνια, όπου οι επιστήμονες καταφέρνουν να απομακρύνουν αυτά τα σωματίδια, ενώ ξοδεύουν ένα ορισμένο ποσό ενέργειας.

Από τη σκοπιά της φυσικής, η εμφάνιση πραγματικών σωματιδίων με μάζα, σπιν, ενέργεια και άλλα χαρακτηριστικά στον κενό χώρο «από το τίποτα» έρχεται σε αντίθεση με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας και επομένως είναι απλά αδύνατη. Επομένως, για να «μεταμορφωθούν» τα εικονικά σωματίδια σε πραγματικά, θα απαιτείται ενέργεια, όχι μικρότερη από τη συνολική μάζα αυτών των δύο σωματιδίων, σύμφωνα με τον γνωστό νόμο. Μια μαύρη τρύπα ξοδεύει επίσης αυτή την ποσότητα ενέργειας για να απομακρύνει εικονικά σωματίδια στον ορίζοντα γεγονότων.

Ως αποτέλεσμα της διαδικασίας έλξης, ένα από τα σωματίδια, που βρίσκεται πιο κοντά στον ορίζοντα γεγονότων ή ακόμα και κάτω από αυτόν, «μετατρέπεται» σε πραγματικό και κατευθύνεται προς τη μαύρη τρύπα. Ο άλλος, προς την αντίθετη κατεύθυνση, ξεκινά ένα ελεύθερο ταξίδι στο διάστημα. Έχοντας πραγματοποιήσει μαθηματικούς υπολογισμούς, μπορεί κανείς να πειστεί ότι ακόμη και παρά την ενέργεια (μάζα) που λαμβάνεται από ένα σωματίδιο που πέφτει στην επιφάνεια μιας μαύρης τρύπας, η ενέργεια που δαπανάται από τη μαύρη τρύπα στη διαδικασία της διάσπασης είναι αρνητική. Δηλαδή, τελικά, ως αποτέλεσμα της περιγραφείσας διαδικασίας, η μαύρη τρύπα έχασε μόνο ένα ορισμένο ποσό ενέργειας, το οποίο, επιπλέον, είναι ακριβώς ίσο με την ενέργεια (μάζα) που κατέχει το σωματίδιο που πέταξε «έξω».

Έτσι, σύμφωνα με την περιγραφόμενη θεωρία, αν και η μαύρη τρύπα δεν εκπέμπει κανένα σωματίδιο, συμβάλλει σε αυτή τη διαδικασία και χάνει ισοδύναμη ενέργεια. Ακολουθώντας τον ήδη αναφερθέντα νόμο του Αϊνστάιν για την ισοδυναμία μάζας και ενέργειας, γίνεται σαφές ότι μια μαύρη τρύπα δεν έχει από πού να πάρει ενέργεια εκτός από τη δική της μάζα.

Για να συνοψίσουμε όλα τα παραπάνω, μπορούμε να πούμε ότι μια μαύρη τρύπα εκπέμπει ένα σωματίδιο και ταυτόχρονα χάνει κάποια μάζα. Η τελευταία διαδικασία ονομάστηκε «εξάτμιση της μαύρης τρύπας». Με βάση τη θεωρία της ακτινοβολίας Hawking, μπορεί κανείς να μαντέψει ότι μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, αν και πολύ μεγάλο (τρισεκατομμύρια χρόνια), οι μαύρες τρύπες απλά .

Ενδιαφέροντα γεγονότα

• Πολλοί άνθρωποι φοβούνται ότι οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να δημιουργηθούν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) και πιθανώς να αποτελέσουν απειλή για τη ζωή των γήινων. Η γέννηση μαύρων οπών στον LHC είναι δυνατή μόνο στην περίπτωση ύπαρξης πρόσθετων διαστάσεων χωροχρόνου και παρουσίας ισχυρής βαρυτικής αλληλεπίδρασης σε μικρές αποστάσεις. Ωστόσο, μια μικροσκοπική μαύρη τρύπα που σχηματίζεται με αυτόν τον τρόπο θα εξατμιστεί αμέσως λόγω της ακτινοβολίας Hawking.
• Με βάση την ακτινοβολία Hawking, μπορεί να λειτουργήσει ένας μοναδικός αντιδραστήρας ή ένας αντιδραστήρας collapsar - μια υποθετική συσκευή που δημιουργεί μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Η ενέργεια ακτινοβολίας που παράγεται ως αποτέλεσμα της εξάτμισης τους θα είναι η κύρια πηγή ενέργειας για τον αντιδραστήρα.

Αν και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων φαίνεται απειλητικός, δεν πρέπει να φοβάστε τίποτα λόγω της ακτινοβολίας Hawking

• Αφού δημοσίευσε το έργο του για την ακτινοβολία της μαύρης τρύπας, ο Stephen Hawking μάλωνε με έναν άλλο διάσημο επιστήμονα, τον Kip Thorne. Το αντικείμενο της διαμάχης ήταν η φύση του αντικειμένου που ισχυριζόταν ότι είναι μια μαύρη τρύπα, που ονομάζεται . Αν και το έργο του Χόκινγκ βασίστηκε στην υπόθεση της ύπαρξης μαύρων οπών, υποστήριξε ότι το Cygnus X-1 δεν είναι μαύρη τρύπα. Αξιοσημείωτο είναι ότι τα στοιχήματα ήταν συνδρομές σε περιοδικά. Η προσφορά του Thorne ήταν μια 4ετής συνδρομή στο σατιρικό περιοδικό Private Eye, ενώ η προσφορά του Hawking ήταν μια συνδρομή ενός έτους στο ερωτικό περιοδικό Penthouse. Ο Stephen υποστήριξε τη λογική της δήλωσής του στη διαμάχη ως εξής: «ακόμα κι αν αποδειχθώ ότι κάνω λάθος υποστηρίζοντας την ύπαρξη μαύρων τρυπών, τότε τουλάχιστον θα κερδίσω μια συνδρομή στο περιοδικό».

Χόκινγκ και μικροβαρύτητα (Κάνω εμετόΚομήτης)

Σε ένα τέτοιο σενάριο, όλες οι άλλες πληροφορίες σχετικά με την ύλη που σχημάτισε τη μαύρη τρύπα ή πέφτει σε αυτήν (για την οποία η λέξη "τρίχα" χρησιμοποιείται ως μεταφορά) "εξαφανίζονται" πέρα ​​από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας και επομένως διατηρούνται αλλά δεν θα είναι προσβάσιμες σε εξωτερικούς παρατηρητές.

Το 1973, ο Hawking ταξίδεψε στη Μόσχα και συναντήθηκε με τους Σοβιετικούς επιστήμονες Yakov Zeldovich και Alexei Starobinsky. Σε συζητήσεις μαζί τους για τη δουλειά τους, του έδειξαν πώς η αρχή της αβεβαιότητας σήμαινε ότι οι μαύρες τρύπες πρέπει να εκπέμπουν σωματίδια. Αυτό έθεσε υπό αμφισβήτηση τον δεύτερο νόμο του Hawking για τη θερμοδυναμική της μαύρης τρύπας (δηλαδή, οι μαύρες τρύπες δεν μπορούν να γίνουν μικρότερες), αφού πρέπει να χάσουν μάζα καθώς χάνουν ενέργεια.

Επιπλέον, υποστήριξε τη θεωρία που διατύπωσε ο Jacob Bekenstein, ένας μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο John Wheeler, ότι οι μαύρες τρύπες πρέπει να έχουν πεπερασμένη, μη μηδενική θερμοκρασία και εντροπία. Όλα αυτά έρχονται σε αντίθεση με το «θεώρημα χωρίς μαλλιά». Ο Χόκινγκ αναθεώρησε σύντομα το θεώρημά του, δείχνοντας ότι όταν λήφθηκαν υπόψη τα κβαντομηχανικά φαινόμενα, οι μαύρες τρύπες βρέθηκαν να εκπέμπουν θερμική ακτινοβολία συγκεκριμένης θερμοκρασίας.

Το 1974, ο Χόκινγκ παρουσίασε τα ευρήματά του και έδειξε ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν ακτινοβολία. Αυτό το φαινόμενο έγινε γνωστό ως «ακτινοβολία Χόκινγκ» και ήταν αρχικά αμφιλεγόμενο. Αλλά μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του '70 και μετά τη δημοσίευση περαιτέρω έρευνας, η ανακάλυψη αναγνωρίστηκε ως σημαντική ανακάλυψη στον τομέα της θεωρητικής φυσικής.

Ωστόσο, μια από τις συνέπειες μιας τέτοιας θεωρίας ήταν ότι οι μαύρες τρύπες χάνουν σταδιακά μάζα και ενέργεια. Εξαιτίας αυτού, οι μαύρες τρύπες που χάνουν περισσότερη μάζα από ό,τι αποκτούν θα πρέπει να συρρικνωθούν και τελικά να εξαφανιστούν - ένα φαινόμενο που τώρα είναι γνωστό ως «εξάτμιση» της μαύρης τρύπας.

Το 1981, ο Χόκινγκ πρότεινε ότι οι πληροφορίες σε μια μαύρη τρύπα χάνονται αμετάκλητα όταν η μαύρη τρύπα εξατμίζεται, κάτι που έγινε γνωστό ως το «παράδοξο πληροφοριών της μαύρης τρύπας». Υποστήριξε ότι οι φυσικές πληροφορίες θα μπορούσαν να εξαφανιστούν για πάντα σε μια μαύρη τρύπα, επιτρέποντας σε πολλές φυσικές καταστάσεις να συγκλίνουν σε μία μόνο.

Η θεωρία αποδείχθηκε αμφιλεγόμενη επειδή παραβίαζε δύο θεμελιώδεις αρχές της κβαντικής φυσικής. Η κβαντική φυσική δηλώνει ότι η πλήρης πληροφορία ενός φυσικού συστήματος - η κατάσταση της ύλης του (μάζα, θέση, σπιν, θερμοκρασία κ.λπ.) - κωδικοποιείται στην κυματική του συνάρτηση μέχρι να καταρρεύσει η συνάρτηση. Αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε δύο άλλες αρχές.

Ο πρώτος, ο κβαντικός ντετερμινισμός, δηλώνει ότι - δεδομένης της παρούσας κυματικής συνάρτησης - οι μελλοντικές αλλαγές καθορίζονται μοναδικά από τον τελεστή εξέλιξης. Το δεύτερο - η αντιστρεψιμότητα - δηλώνει ότι ο τελεστής εξέλιξης έχει μια αντίστροφη πλευρά, πράγμα που σημαίνει ότι οι συναρτήσεις του παρελθόντος κύματος είναι επίσης μοναδικές. Ο συνδυασμός αυτών των αρχών οδηγεί στο γεγονός ότι οι πληροφορίες σχετικά με την κβαντική κατάσταση της ύλης πρέπει πάντα να διατηρούνται.

Ο Χόκινγκ στον Λευκό Οίκο για να παραλάβει το Μετάλλιο της Ελευθερίας

Υπονοώντας ότι οι πληροφορίες εξαφανίζονται μετά την εξάτμιση μιας μαύρης τρύπας, ο Χόκινγκ ουσιαστικά δημιούργησε ένα θεμελιώδες παράδοξο. Εάν μια μαύρη τρύπα μπορεί να εξατμιστεί, προκαλώντας έτσι την εξαφάνιση όλων των πληροφοριών σχετικά με τη συνάρτηση κβαντικών κυμάτων, τότε οι πληροφορίες θα μπορούσαν καταρχήν να χαθούν για πάντα. Αυτό το ερώτημα έχει γίνει αντικείμενο συζήτησης μεταξύ των επιστημόνων και παραμένει ουσιαστικά άλυτο μέχρι σήμερα.

Ωστόσο, μέχρι το 2003, υπήρχε κάποια συναίνεση μεταξύ των φυσικών ότι ο Χόκινγκ έκανε λάθος σχετικά με την απώλεια πληροφοριών σε μια μαύρη τρύπα. Σε μια διάλεξη στο Δουβλίνο το 2004, παραδέχτηκε ότι είχε χάσει ένα στοίχημα για το θέμα από τον John Preskill του Caltech (το οποίο έκανε το 1997), αλλά περιέγραψε τη δική του και κάπως αμφιλεγόμενη λύση στο παράδοξο: ίσως οι μαύρες τρύπες να έχουν περισσότερα από μία τοπολογία.

Σε μια εργασία που δημοσίευσε το 2005 σχετικά με το θέμα, Απώλεια Πληροφοριών στις Μαύρες Τρύπες, υποστήριξε ότι το παράδοξο της πληροφορίας εξηγείται με τη μελέτη όλων των εναλλακτικών ιστοριών των συμπάντων, όπου η απώλεια πληροφοριών σε ένα με μαύρες τρύπες αντισταθμίζεται σε άλλο χωρίς αυτές. Ως αποτέλεσμα, τον Ιανουάριο του 2014, ο Χόκινγκ αποκάλεσε το παράδοξο πληροφοριών της μαύρης τρύπας «το μεγαλύτερο λάθος του».

Ο Χόκινγκ και ο Πίτερ Χιγκς στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων

Εκτός από τη διεύρυνση της κατανόησής μας για τις μαύρες τρύπες και την κοσμολογία χρησιμοποιώντας τη γενική σχετικότητα και την κβαντική μηχανική, ο Στίβεν Χόκινγκ συνέβαλε επίσης καθοριστικά στο να φέρει την επιστήμη σε ένα ευρύτερο κοινό. Κατά τη διάρκεια της μακρόχρονης επιστημονικής του σταδιοδρομίας, εξέδωσε επίσης πολλά δημοφιλή βιβλία, ταξίδεψε και έκανε πολλές διαλέξεις και εμφανίστηκε σε τηλεοπτικές εκπομπές και ταινίες.

Κατά τη διάρκεια της καριέρας του, ο Χόκινγκ έγινε επίσης διακεκριμένος εκπαιδευτικός, αποφοιτώντας προσωπικά 39 επιτυχημένους φοιτητές με διδακτορικό. Το όνομά του θα παραμείνει στην ιστορία της αναζήτησης εξωγήινης νοημοσύνης και της ανάπτυξης της ρομποτικής και της τεχνητής νοημοσύνης. Στις 20 Ιουλίου 2015, ο Stephen Hawking βοήθησε να ξεκινήσει το Breakthrough Initiatives, μια πρωτοβουλία για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής στο σύμπαν.

Χωρίς αμφιβολία, ο Stephen Hawking είναι ένας από τους πιο διάσημους επιστήμονες που υπάρχουν σήμερα. Η εργασία του στην αστροφυσική και την κβαντική μηχανική οδήγησε σε ανακαλύψεις στην κατανόηση του χώρου και του χρόνου, και επίσης προκάλεσε μεγάλη διαμάχη μεταξύ των επιστημόνων. Σχεδόν κανένας εν ζωή επιστήμονας δεν έχει κάνει τόσα πολλά για να προσελκύσει την προσοχή του ευρύτερου κοινού στην επιστήμη.

Υπάρχει κάτι στον Χόκινγκ από τον προκάτοχό του Άλμπερτ Αϊνστάιν, έναν άλλο επιδραστικό και διάσημο επιστήμονα που έκανε τα πάντα για να καταπολεμήσει την άγνοια και να αναπτύξει την επιστήμη. Αλλά αυτό που είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακό είναι ότι ό,τι έκανε ο Χόκινγκ στη ζωή του (από ένα ορισμένο σημείο και μετά) ήταν στην επιδίωξη μιας πεισματικής μάχης ενάντια σε μια εκφυλιστική ασθένεια. (Διαβάστε, για παράδειγμα, παραμένοντας εντελώς ακίνητος.)

Ο Χόκινγκ έζησε για περισσότερα από 52 χρόνια με μια ασθένεια που, σύμφωνα με τους γιατρούς, θα έπρεπε να είχε κερδίσει τη ζωή του μέσα σε 2 χρόνια. Και όταν έρθει η μέρα που ο Χόκινγκ δεν είναι πια μαζί μας, ο χρόνος αναμφίβολα θα τον τοποθετήσει δίπλα σε ανθρώπους όπως ο Αϊνστάιν, ο Νεύτωνας, ο Γαλιλαίος και ο Κιουρί ως ένας από τους μεγαλύτερους επιστήμονες στην ανθρώπινη ιστορία.

Ο μεγαλύτερος κοσμολόγος και θεωρητικός φυσικός της εποχής μας. Γεννημένος το 1942, ο μελλοντικός επιστήμονας άρχισε να αντιμετωπίζει προβλήματα υγείας σε ηλικία 20 ετών. Η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση κατέστησε πολύ δύσκολη τη φοίτηση στο Τμήμα Θεωρητικής Φυσικής της Οξφόρδης, αλλά δεν εμπόδισε τον Stephen να ακολουθήσει έναν πολύ δραστήριο τρόπο ζωής. Παντρεύτηκε το 1965 και έγινε μέλος της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου το 1974. Μέχρι τότε είχε ήδη μια κόρη και δύο γιους. Το 1985, ο επιστήμονας σταμάτησε να μιλάει. Σήμερα, μόνο ένα μάγουλο έχει διατηρήσει την κινητικότητα στο σώμα του. Φαινόταν εντελώς ακίνητο και καταδικασμένο. Ωστόσο, το 1995 παντρεύεται ξανά, και το 2007... πετά με μηδενική βαρύτητα.

Δεν υπάρχει άνθρωπος στη Γη που να στερείται την κινητικότητα και να ζει μια τόσο γεμάτη, χρήσιμη και ενδιαφέρουσα ζωή.

Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Η μεγαλύτερη ανάπτυξη του Χόκινγκ ήταν η θεωρία των μαύρων τρυπών. Η «θεωρία του Χόκινγκ», όπως αποκαλείται τώρα, άλλαξε ριζικά τη μακροχρόνια κατανόηση των επιστημόνων για τις Μαύρες Τρύπες του Σύμπαντος.

Στην αρχή της εργασίας για τη θεωρία, ο επιστήμονας, όπως και πολλοί από τους συναδέλφους του, υποστήριξε ότι ό,τι μπαίνει σε αυτά καταστρέφεται για πάντα. Αυτό το παράδοξο πληροφοριών στοίχειωσε στρατιωτικό προσωπικό και επιστήμονες σε όλο τον κόσμο. Θεωρήθηκε ότι ήταν αδύνατο να προσδιοριστούν οι ιδιότητες αυτών των διαστημικών αντικειμένων, με εξαίρεση τη μάζα.

Έχοντας μελετήσει τις μαύρες τρύπες το 1975, ο Χόκινγκ διαπίστωσε ότι εκπέμπουν συνεχώς ένα ρεύμα φωτονίων και κάποια άλλα στοιχειώδη σωματίδια στο διάστημα. Ωστόσο, ακόμη και ο ίδιος ο επιστήμονας ήταν σίγουρος ότι η «ακτινοβολία Χόκινγκ» ήταν τυχαία, απρόβλεπτη. Ο Βρετανός επιστήμονας αρχικά θεώρησε ότι αυτή η ακτινοβολία δεν μεταφέρει καμία πληροφορία.

Ωστόσο, η ιδιότητα ενός λαμπρού μυαλού είναι η ικανότητα να αμφιβάλλει συνεχώς. Ο Χόκινγκ συνέχισε την έρευνά του και ανακάλυψε ότι η εξάτμιση μιας Μαύρης Τρύπας (δηλαδή της ακτινοβολίας Χόκινγκ) είναι κβαντικής φύσης. Αυτό του επέτρεψε να συμπεράνει ότι οι πληροφορίες που πέφτουν στη Μαύρη Τρύπα δεν καταστρέφονται, αλλά αλλάζουν. Η θεωρία ότι η κατάσταση της τρύπας είναι σταθερή είναι σωστή όταν την δούμε από τη σκοπιά της μη κβαντικής φυσικής.

Λαμβάνοντας υπόψη την κβαντική θεωρία, το κενό γεμίζει με «εικονικά» σωματίδια που εκπέμπουν διαφορετικά φυσικά πεδία. Η ισχύς της ακτινοβολίας αλλάζει συνεχώς. Όταν γίνει πολύ ισχυρό, ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων μπορούν να γεννηθούν απευθείας από το κενό στον ορίζοντα γεγονότων (το όριο) της Μαύρης Τρύπας. Εάν η συνολική ενέργεια ενός σωματιδίου αποδειχθεί θετική και η δεύτερη - αρνητική, εάν ταυτόχρονα τα σωματίδια έπεσαν σε μια Μαύρη Τρύπα, τότε αρχίζουν να συμπεριφέρονται διαφορετικά. Το αρνητικό αντισωματίδιο αρχίζει να μειώνει την ενέργεια ηρεμίας της Μαύρης τρύπας και το θετικό σωματίδιο τείνει στο άπειρο.

Από έξω, αυτή η διαδικασία μοιάζει με εξάτμιση που προέρχεται από μια Μαύρη Τρύπα. Αυτό είναι αυτό που ονομάζεται «ακτινοβολία Χόκινγκ». Ο επιστήμονας διαπίστωσε ότι αυτή η «εξάτμιση» παραμορφωμένων πληροφοριών έχει το δικό της θερμικό φάσμα, ορατό στα όργανα και μια συγκεκριμένη θερμοκρασία.

Η ακτινοβολία Χόκινγκ, σύμφωνα με τον ίδιο τον επιστήμονα, δείχνει ότι δεν χάνονται όλες οι πληροφορίες και εξαφανίζονται για πάντα στη Μαύρη Τρύπα. Είναι βέβαιος ότι η κβαντική φυσική αποδεικνύει την αδυναμία πλήρους καταστροφής ή απώλειας πληροφοριών. Αυτό σημαίνει ότι η ακτινοβολία Hawking περιέχει τέτοιες πληροφορίες, αν και σε τροποποιημένη μορφή.

Εάν ο επιστήμονας έχει δίκιο, τότε το παρελθόν και το μέλλον των μαύρων τρυπών μπορούν να μελετηθούν με τον ίδιο τρόπο όπως η ιστορία άλλων πλανητών.

Δυστυχώς, η άποψη για τη δυνατότητα να ταξιδέψουμε στο χρόνο ή σε άλλα σύμπαντα χρησιμοποιώντας Μαύρες Τρύπες. Η παρουσία της ακτινοβολίας Hawking αποδεικνύει ότι οποιοδήποτε αντικείμενο πέσει σε μια τρύπα θα επιστρέψει στο Σύμπαν μας με τη μορφή αλλαγμένων πληροφοριών.

Δεν συμμερίζονται όλοι οι επιστήμονες τις πεποιθήσεις του Βρετανού φυσικού. Ωστόσο, δεν τολμούν να τους αμφισβητήσουν. Σήμερα, όλος ο κόσμος περιμένει τις νέες δημοσιεύσεις του Χόκινγκ, στις οποίες υποσχέθηκε να επιβεβαιώσει λεπτομερώς και οριστικά την αντικειμενικότητα της θεωρίας του, που ανέτρεψε τον επιστημονικό κόσμο.

Επιπλέον, οι επιστήμονες κατάφεραν να αποκτήσουν ακτινοβολία Hawking σε εργαστηριακές συνθήκες. Αυτό συνέβη το 2010.

Υπάρχει ένα φαινόμενο που αντανακλά τόσο διαφορετικά φαινόμενα όπως οι μαύρες τρύπες και τα στοιχειώδη σωματίδια στην αλληλεπίδρασή τους. Αυτή είναι ακτινοβολία Χόκινγκ ή κβαντική...

Από το Masterweb

26.06.2018 18:00

Μαύρες τρύπες και στοιχειώδη σωματίδια. Η σύγχρονη φυσική συνδέει τις έννοιες αυτών των αντικειμένων, η πρώτη από τις οποίες περιγράφεται στο πλαίσιο της θεωρίας της βαρύτητας του Αϊνστάιν και η δεύτερη - στις μαθηματικές κατασκευές της κβαντικής θεωρίας πεδίου. Είναι γνωστό ότι αυτές οι δύο όμορφες και πολλές φορές επιβεβαιωμένες πειραματικά θεωρίες δεν είναι πολύ «φιλικές» μεταξύ τους. Ωστόσο, υπάρχει ένα φαινόμενο που αντανακλά τόσο διαφορετικά φαινόμενα στην αλληλεπίδρασή τους. Αυτή είναι η ακτινοβολία Hawking ή η κβαντική εξάτμιση των μαύρων τρυπών. Τι είναι? Πώς λειτουργεί; Μπορεί να εντοπιστεί; Θα μιλήσουμε για αυτό στο άρθρο μας.

Οι μαύρες τρύπες και οι ορίζοντές τους

Ας φανταστούμε κάποια περιοχή του χωροχρονικού συνεχούς που καταλαμβάνεται από ένα φυσικό σώμα, για παράδειγμα, ένα αστέρι. Εάν αυτή η περιοχή χαρακτηρίζεται από έναν τέτοιο λόγο ακτίνας και μάζας στην οποία η βαρυτική καμπυλότητα του συνεχούς δεν επιτρέπει σε τίποτα (ακόμα και σε μια ακτίνα φωτός) να φύγει από αυτήν, μια τέτοια περιοχή ονομάζεται μαύρη τρύπα. Κατά μία έννοια, είναι πραγματικά μια τρύπα, ένα κενό στο συνεχές, όπως συχνά απεικονίζεται σε εικονογραφήσεις χρησιμοποιώντας μια δισδιάστατη αναπαράσταση του χώρου.

Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση δεν θα μας ενδιαφέρει το χασμουρητό βάθος αυτής της τρύπας, αλλά το όριο της μαύρης τρύπας, που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων. Όταν εξετάζουμε την ακτινοβολία Hawking, ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του ορίζοντα είναι ότι η διέλευση αυτής της επιφάνειας διαχωρίζει μόνιμα και πλήρως κάθε φυσικό αντικείμενο από το διάστημα.

Σχετικά με το κενό και τα εικονικά σωματίδια

Στην κατανόηση της κβαντικής θεωρίας πεδίου, το κενό δεν είναι καθόλου κενό, αλλά ένα ειδικό μέσο (ακριβέστερα, μια κατάσταση της ύλης), δηλαδή ένα πεδίο στο οποίο όλες οι κβαντικές παράμετροι είναι ίσες με μηδέν. Η ενέργεια ενός τέτοιου πεδίου είναι ελάχιστη, αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε την αρχή της αβεβαιότητας. Σε πλήρη συμφωνία με αυτό, το κενό παρουσιάζει αυθόρμητη δραστηριότητα διακύμανσης. Εκφράζεται σε ενεργειακές δονήσεις, οι οποίες δεν παραβιάζουν το νόμο της διατήρησης.

Όσο μεγαλύτερη είναι η κορυφή της διακύμανσης της ενέργειας του κενού, τόσο μικρότερη είναι η διάρκειά της. Εάν μια τέτοια δόνηση έχει ενέργεια 2 mc2, αρκετή για να παράγει ένα ζευγάρι σωματιδίων, θα εμφανιστούν, αλλά θα εκμηδενιστούν αμέσως χωρίς να προλάβουν να πετάξουν χώρια. Με αυτόν τον τρόπο θα αμβλύνουν την διακύμανση. Τέτοια εικονικά σωματίδια γεννιούνται λόγω της ενέργειας του κενού και επιστρέφουν αυτήν την ενέργεια σε αυτό με το θάνατό τους. Η ύπαρξή τους έχει επιβεβαιωθεί πειραματικά, για παράδειγμα, καταγράφοντας το περίφημο φαινόμενο Casimir, το οποίο καταδεικνύει την πίεση ενός αερίου εικονικών σωματιδίων σε ένα μακροαντικείμενο.

Για να κατανοήσουμε την ακτινοβολία Hawking, είναι σημαντικό τα σωματίδια σε μια τέτοια διαδικασία (είτε είναι ηλεκτρόνια με ποζιτρόνια είτε φωτόνια) να γεννιούνται απαραίτητα σε ζεύγη και η συνολική ορμή τους να είναι μηδέν.

Οπλισμένοι με διακυμάνσεις κενού με τη μορφή εικονικών ζευγών, θα πλησιάσουμε την άκρη της μαύρης τρύπας και θα δούμε τι συμβαίνει εκεί.

Στην άκρη της αβύσσου

Χάρη στην παρουσία ενός ορίζοντα γεγονότων, μια μαύρη τρύπα είναι σε θέση να παρεμβαίνει στη διαδικασία των αυθόρμητων ταλαντώσεων κενού. Οι παλιρροϊκές δυνάμεις στην επιφάνεια της τρύπας είναι τεράστιες και το βαρυτικό πεδίο εδώ είναι εξαιρετικά ανομοιογενές. Ενισχύει τη δυναμική αυτού του φαινομένου. Τα ζεύγη σωματιδίων θα πρέπει να δημιουργούνται πολύ πιο ενεργά από ό,τι απουσία εξωτερικών δυνάμεων. Η μαύρη τρύπα ξοδεύει τη βαρυτική της ενέργεια σε αυτή τη διαδικασία.

Τίποτα δεν εμποδίζει ένα από τα σωματίδια να «βουτήξει» κάτω από τον ορίζοντα γεγονότων εάν η ορμή του κατευθύνεται ανάλογα και η γέννηση του ζεύγους συμβαίνει σχεδόν στον ορίζοντα (στην περίπτωση αυτή, η τρύπα ξοδεύει ενέργεια για να σπάσει το ζεύγος). Τότε δεν θα υπάρξει εκμηδένιση και ο σύντροφος του ευκίνητου σωματιδίου θα πετάξει μακριά από τη μαύρη τρύπα. Ως αποτέλεσμα, η ενέργεια και, επομένως, η μάζα της τρύπας μειώνεται κατά ένα ποσό ίσο με τη μάζα του φυγά. Αυτή η «απώλεια βάρους» ονομάζεται εξάτμιση μαύρης τρύπας.

Όταν περιέγραψε την ακτινοβολία των μαύρων τρυπών, ο Χόκινγκ λειτουργούσε με εικονικά σωματίδια. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ της θεωρίας του και της άποψης των Gribov, Zeldovich και Starobinsky, που εκφράστηκε το 1973. Οι Σοβιετικοί φυσικοί επεσήμαναν στη συνέχεια τη δυνατότητα κβαντικής διοχέτευσης πραγματικών σωματιδίων μέσω του ορίζοντα γεγονότων, με αποτέλεσμα η μαύρη τρύπα να έχει ακτινοβολία.

Τι είναι η ακτινοβολία Hawking

Οι μαύρες τρύπες, σύμφωνα με τη θεωρία του επιστήμονα, δεν εκπέμπουν τίποτα από μόνες τους. Ωστόσο, τα φωτόνια που αφήνουν μια μαύρη τρύπα έχουν θερμικό φάσμα. Για έναν παρατηρητή, αυτή η «εκροή» σωματιδίων θα πρέπει να μοιάζει σαν η τρύπα, όπως κάθε θερμαινόμενο σώμα, να εκπέμπει κάποιο είδος ακτινοβολίας, χάνοντας φυσικά ενέργεια στη διαδικασία. Μπορείτε ακόμη να υπολογίσετε τη θερμοκρασία συγκρίσιμη με την ακτινοβολία Hawking χρησιμοποιώντας τον τύπο PM=(h∙c3)/(16p2∙k∙G∙M), όπου h είναι η σταθερά του Planck (δεν δίνεται!), c είναι η ταχύτητα του φωτός, k είναι η σταθερά του Boltzmann, G είναι η βαρυτική σταθερά, M είναι η μάζα της μαύρης τρύπας. Κατά προσέγγιση αυτή η θερμοκρασία θα είναι ίση με 6,169∙10-8 K∙(M0/M), όπου M0 είναι η μάζα του Ήλιου. Αποδεικνύεται ότι όσο πιο μεγάλη είναι η μαύρη τρύπα, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία που αντιστοιχεί στην ακτινοβολία.

Αλλά μια μαύρη τρύπα δεν είναι αστέρι. Χάνοντας ενέργεια, δεν κρυώνει. Το αντίστροφο! Καθώς η μάζα μειώνεται, η τρύπα γίνεται πιο ζεστή. Η απώλεια μάζας σημαίνει επίσης μείωση της ακτίνας. Ως αποτέλεσμα, η εξάτμιση συμβαίνει με αυξανόμενη ένταση. Από αυτό προκύπτει ότι οι μικρές τρύπες πρέπει να ολοκληρώσουν την εξάτμισή τους με μια έκρηξη. Είναι αλήθεια ότι προς το παρόν η ίδια η ύπαρξη τέτοιων μικροοπών παραμένει υποθετική.

Υπάρχει μια εναλλακτική περιγραφή της διαδικασίας Hawking, βασισμένη στο φαινόμενο Unruh (επίσης υποθετική), η οποία προβλέπει την καταγραφή της θερμικής ακτινοβολίας από έναν επιταχυνόμενο παρατηρητή. Εάν συνδεθεί σε αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς, δεν θα ανιχνεύσει καμία ακτινοβολία. Για έναν παρατηρητή, το κενό γύρω από ένα επιταχυνόμενο αντικείμενο κατάρρευσης θα γεμίσει επίσης με ακτινοβολία με θερμικά χαρακτηριστικά.

Πληροφοριακό πρόβλημα

Το πρόβλημα που έχει δημιουργήσει η θεωρία ακτινοβολίας του Χόκινγκ οφείλεται στο λεγόμενο «θεώρημα χωρίς τρίχα» μιας μαύρης τρύπας. Η ουσία του, εν συντομία, είναι η εξής: η τρύπα είναι εντελώς αδιάφορη για το ποια χαρακτηριστικά είχε το αντικείμενο που έπεσε πέρα ​​από τον ορίζοντα γεγονότων. Το μόνο που έχει σημασία είναι η μάζα κατά την οποία έχει αυξηθεί η τρύπα. Πληροφορίες για τις παραμέτρους του σώματος που έπεσε σε αυτό αποθηκεύονται στο εσωτερικό του, αν και είναι απρόσιτες για τον παρατηρητή. Και η θεωρία του Χόκινγκ μας λέει ότι οι μαύρες τρύπες, όπως αποδεικνύεται, δεν είναι αιώνιες. Αποδεικνύεται ότι οι πληροφορίες που θα είχαν αποθηκευτεί σε αυτά εξαφανίζονται μαζί με τις τρύπες. Για τους φυσικούς, αυτή η κατάσταση δεν είναι καλή, αφού οδηγεί σε εντελώς ανούσιες πιθανότητες για μεμονωμένες διαδικασίες.

Πρόσφατα, υπήρξαν θετικές εξελίξεις για την επίλυση αυτού του παραδόξου, συμπεριλαμβανομένης της συμμετοχής του ίδιου του Χόκινγκ. Το 2015, αναφέρθηκε ότι, χάρη στις ειδικές ιδιότητες του κενού, είναι δυνατό να εντοπιστεί ένας άπειρος αριθμός παραμέτρων της ακτινοβολίας μιας τρύπας, δηλαδή να «τραβηχτούν» πληροφορίες από αυτήν.

Πρόβλημα εγγραφής

Η δυσκολία επίλυσης τέτοιων παραδόξων επιδεινώνεται από το γεγονός ότι η ακτινοβολία Hawking δεν μπορεί να ανιχνευθεί. Ας ρίξουμε μια άλλη ματιά στον παραπάνω τύπο. Δείχνει πόσο ψυχρές είναι οι μαύρες τρύπες - εκατοντάδες εκατομμυριοστά του Kelvin για τρύπες ηλιακής μάζας και ακτίνα τριών χιλιομέτρων! Η ύπαρξή τους είναι πολύ αμφίβολη.

Υπάρχει, ωστόσο, ελπίδα για μικροσκοπικές (καυτές, λείψανες) μαύρες τρύπες. Αλλά μέχρι τώρα κανείς δεν έχει παρατηρήσει αυτούς τους θεωρητικά προβλεπόμενους μάρτυρες των αρχαιότερων εποχών του Σύμπαντος.

Τέλος, πρέπει να προσθέσουμε λίγη αισιοδοξία. Το 2016, εμφανίστηκε ένα μήνυμα σχετικά με την ανακάλυψη ενός αναλόγου της κβαντικής ακτινοβολίας Hawking σε ένα ακουστικό μοντέλο του ορίζοντα γεγονότων. Η αναλογία βασίζεται επίσης στο φαινόμενο Unruh. Αν και έχει περιορισμένο εύρος εφαρμογής, για παράδειγμα, δεν επιτρέπει τη μελέτη της εξαφάνισης πληροφοριών, υπάρχει ελπίδα ότι μια τέτοια έρευνα θα βοηθήσει στη δημιουργία μιας νέας θεωρίας για τις μαύρες τρύπες που θα λαμβάνει υπόψη τα κβαντικά φαινόμενα.

Kievyan Street, 16 0016 Armenia, Yerevan +374 11 233 255

Κυρίως φωτόνια, μαύρη τρύπα. Λόγω ενέργειας και "href="http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D1%81%D0%BE%D1 %85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3 %D0%B8%D0%B8">ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας και , αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από μείωση της μάζας της μαύρης τρύπας, δηλ. την «εξάτμισή» της. Θεωρητικά προβλέφθηκε από τον Stephen Hawking το 1973. Η εργασία του Είχε προηγηθεί η επίσκεψή του στη Μόσχα το 1973, όπου συναντήθηκε με τους Σοβιετικούς επιστήμονες Yakov Zeldovich και Alexander Starobinsky, οι οποίοι απέδειξαν στον Hawking ότι, σύμφωνα με την αρχή της αβεβαιότητας της κβαντικής μηχανικής, οι περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες πρέπει να δημιουργούν και να εκπέμπουν σωματίδια.

Η εξάτμιση μιας μαύρης τρύπας είναι μια καθαρά κβαντική διαδικασία. Γεγονός είναι ότι η έννοια της μαύρης τρύπας ως αντικείμενο που δεν εκπέμπει τίποτα, αλλά μπορεί να απορροφήσει μόνο ύλη, ισχύει εφόσον δεν λαμβάνονται υπόψη τα κβαντικά φαινόμενα. Στην κβαντομηχανική, χάρη στη διάνοιξη σήραγγας, καθίσταται δυνατό να ξεπεραστούν πιθανά εμπόδια που είναι ανυπέρβλητα για ένα μη κβαντικό σύστημα.

Στην περίπτωση μιας μαύρης τρύπας, η κατάσταση μοιάζει με αυτό. Στην κβαντική θεωρία πεδίου, το φυσικό κενό γεμίζει με διαρκώς εμφανιζόμενες και εξαφανιζόμενες διακυμάνσεις διαφόρων πεδίων (θα μπορούσε κανείς να πει «εικονικά σωματίδια»). Στο πεδίο των εξωτερικών δυνάμεων, η δυναμική αυτών των διακυμάνσεων αλλάζει και εάν οι δυνάμεις είναι αρκετά ισχυρές, ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων μπορούν να γεννηθούν απευθείας από το κενό. Τέτοιες διεργασίες συμβαίνουν επίσης κοντά (αλλά ακόμα έξω) στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατή μια περίπτωση όταν η συνολική ενέργεια i του αντισωματιδίου αποδεικνύεται αρνητική και η συνολική ενέργεια i του σωματιδίου αποδεικνύεται θετική. Πέφτοντας σε μια μαύρη τρύπα, ένα αντισωματίδιο μειώνει τη συνολική ενέργεια ηρεμίας, και ως εκ τούτου τη μάζα του, ενώ το σωματίδιο μπορεί να πετάξει μακριά στο άπειρο. Για έναν μακρινό παρατηρητή, αυτό μοιάζει με ακτινοβολία από μαύρη τρύπα.

Αυτό που είναι σημαντικό δεν είναι μόνο το γεγονός της ακτινοβολίας, αλλά και το γεγονός ότι αυτή η ακτινοβολία έχει θερμικό φάσμα. Αυτό σημαίνει ότι η ακτινοβολία κοντά στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας μπορεί να συσχετιστεί με μια συγκεκριμένη θερμοκρασία

πού είναι η σταθερά του Planck, ντο- ταχύτητα φωτός στο κενό, κ- Σταθερά Boltzmann, σολ- σταθερά βαρύτητας και, τέλος, Μ- η μάζα της μαύρης τρύπας. Με την ανάπτυξη της θεωρίας, είναι δυνατό να κατασκευαστεί η πλήρης θερμοδυναμική των μαύρων οπών.

Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση σε μια μαύρη τρύπα έρχεται σε σύγκρουση με την κβαντομηχανική και οδηγεί στο πρόβλημα της εξαφάνισης πληροφοριών σε μια μαύρη τρύπα.

Η επίδραση δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί από παρατηρήσεις. Σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα, κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του Σύμπαντος, θα έπρεπε να είχαν γεννηθεί αρχέγονες μαύρες τρύπες, μερικές από τις οποίες (με αρχική μάζα 10 12 kg) θα έπρεπε να τελειώσουν την εξάτμιση στην εποχή μας. Δεδομένου ότι ο ρυθμός εξάτμισης αυξάνεται καθώς μειώνεται το μέγεθος της μαύρης τρύπας, τα τελικά στάδια θα πρέπει ουσιαστικά να είναι μια έκρηξη της μαύρης τρύπας. Μέχρι στιγμής δεν έχουν καταγραφεί τέτοιες εκρήξεις.

Πειραματική επιβεβαίωση

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μιλάνου ισχυρίζονται ότι κατάφεραν να παρατηρήσουν την επίδραση της ακτινοβολίας Hawking, δημιουργώντας τον αντίποδα μιας μαύρης τρύπας - τη λεγόμενη λευκή τρύπα. Σε αντίθεση με μια λευκή τρύπα, η οποία «ρουφάει» όλη την ύλη και την ακτινοβολία από το εξωτερικό, μια λευκή τρύπα σταματά εντελώς το φως να εισέρχεται σε αυτήν, δημιουργώντας έτσι ένα όριο, έναν ορίζοντα γεγονότων. Στο πείραμα τον ρόλο μιας λευκής τρύπας έπαιξε ένας κρύσταλλος χαλαζία, ο οποίος είχε συγκεκριμένη δομή και τοποθετούνταν σε ειδικές συνθήκες, μέσα στις οποίες σταμάτησαν τελείως τα φωτόνια του φωτός. Φωτίζοντας τον προαναφερθέντα κρύσταλλο με υπέρυθρο φως λέιζερ, οι επιστήμονες ανακάλυψαν και επιβεβαίωσαν την ύπαρξη του φαινομένου της επανεκπομπής, της ακτινοβολίας Hawking.

Ο φυσικός Jeff Steinhauer από το Ισραηλινό Τεχνολογικό Ινστιτούτο στη Χάιφα ανίχνευσε την ακτινοβολία που είχε προβλέψει ο Stephen Hawking το 1974. Ο επιστήμονας δημιούργησε ένα ακουστικό ανάλογο μιας μαύρης τρύπας και έδειξε σε πειράματα ότι η ακτινοβολία κβαντικής φύσης προέρχεται από αυτήν. Το άρθρο δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics και το BBC News έκανε εν συντομία τη μελέτη.
...Δεν είναι ακόμη δυνατό να ανιχνευθεί αυτή η ακτινοβολία από μια πραγματική μαύρη τρύπα, αφού είναι πολύ αδύναμη. Ως εκ τούτου, ο Steinhauer χρησιμοποίησε το ανάλογό του - τη λεγόμενη "τυφλή τρύπα". Για να μοντελοποιήσει τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, πήρε ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein ατόμων ρουβιδίου που ψύχθηκε σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν.
Η ταχύτητα διάδοσης του ήχου σε αυτό είναι πολύ χαμηλή - περίπου 0,5 mm/sec. Και αν δημιουργήσετε ένα όριο, στη μία πλευρά του οποίου τα άτομα κινούνται με υποηχητικές ταχύτητες και από την άλλη, επιταχύνονται σε υπερηχητικές ταχύτητες, τότε αυτό το όριο θα είναι παρόμοιο με τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. Στο πείραμα, τα ατομικά κβάντα - στην προκειμένη περίπτωση φωνόνια - συλλήφθηκαν σε μια περιοχή με υπερηχητική ταχύτητα. Τα ζεύγη φωνονίων χωρίστηκαν, το ένα βρισκόταν σε μια περιοχή και το δεύτερο σε άλλη. Οι συσχετισμοί που κατέγραψε ο επιστήμονας δείχνουν ότι τα σωματίδια είναι κβαντικά μπερδεμένα.