Gaura neagră emergentă din laborator se comportă exact așa cum a spus Stephen Hawking
În 1974, Stephen Hawking a emis ipoteza că cea mai întunecată atracție gravitațională din univers, găurile negre, nu era imaginea pe care o imaginează astronomii stele negre întunecate, ci că emite automat lumină – un fenomen numit acum radiație Hawking.
Problema este că niciun astronom nu a observat vreodată misterioasa radiație Hawking și, deoarece se aștepta să fie atât de slabă, s-ar putea să nu o facă niciodată. Și de aceea oamenii de știință de astăzi își fac propriile lor găuri negre.
Exact asta au făcut cercetătorii de la Institutul Tehnologic Israelian de Tehnologie. Au făcut un analog al unei găuri negre din câteva mii Atomi. Au încercat să confirme două dintre cele mai importante previziuni ale lui Hawking, că radiația Hawking provine din nimic și că nu se schimbă în intensitate în timp, ceea ce înseamnă că este constantă.
„Gaura neagră ar trebui să radieze ca un corp negru și este în esență un obiect cald, cu emisie constantă InfraroşuCo-autor al studiului Jeff Steinhower, profesor asociat de fizică la Technion – Israel Institute of Technology, El a spus într-o declarație. „Hawking a sugerat că găurile negre sunt la fel ca stelele obișnuite, care emit tot timpul un anumit tip de radiații. Asta am vrut să confirmăm în studiul nostru și am făcut-o”.
Legate de: Cele mai ciudate 12 ființe din univers
Orizontul evenimentelor
gravitatie O gaură neagră este atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate ieși din strânsoarea sa, odată ce un foton sau o particulă de lumină trece de punctul de neîntoarcere, ceea ce se numește Orizontul evenimentelor. Pentru a scăpa de aceste limite, o particulă trebuie să încalce legile fizicii și să călătorească mai repede decât viteza luminii.
Hawking a arătat că, deși nimic nu poate scăpa de orizontul evenimentelor, găurile negre pot emite lumină în mod automat de la granițe, datorită mecanicii cuantice și ceva numit „particule virtuale”.
După cum a explicat Heisenberg Principiul incertitudiniiChiar și întregul gol al spațiului este plin de perechi de particule „virtuale” care apar și dispar din existență. De obicei, aceste particule trecătoare cu energii opuse se distrug reciproc aproape instantaneu. Dar datorită atracției gravitaționale intense la orizontul evenimentelor, Hawking a sugerat că perechile de fotoni ar putea fi separate, astfel încât o gaură neagră să absoarbă o particulă și cealaltă să scape în spațiu. Fotonul absorbit are energie negativă și degajă energie sub formă de masă din gaura neagră, în timp ce fotonul care scapă devine radiație Hawking. Numai din aceasta, având suficient timp (mult mai lung decât viața universului), o gaură neagră s-ar putea evapora complet.
Teoria lui Hawking a fost revoluționară deoarece a combinat fizica teoriei câmpului cuantic în general RelativitateaTeoria lui Einstein care descrie modul în care materia este deformată Timp liberSteinhauer a spus Live Science. „Încă îi ajută pe oameni să caute noi legi ale fizicii studiind combinația acestor două teorii într-un exemplu fizic. Oamenii vor să verifice această radiație cuantică, dar este foarte dificil să ai o gaură neagră reală, deoarece radiația Hawking este atât de slabă comparativ cu radiația de fundal a spațiului. „.
Această problemă i-a inspirat pe Steinhower și colegii săi să-și creeze propria gaură neagră – care este mult mai sigură și mai mică decât găurile reale.
Gaură neagră DIY
Gaura neagră a laboratorului cercetătorilor a fost formată dintr-un gaz care curge de aproximativ 8.000 Rubidiu Atomii au fost răciti la zero aproape absolut și ținute pe loc de un fascicul laser. Au creat o condiție misterioasă pentru materie, cunoscută sub numele de Condensator Bose-Einstein (BEC), care permite mii de atomi să lucreze împreună la unison ca și când ar fi unul porumb.
Folosind un al doilea fascicul laser, echipa a creat o rampă din Energie potențială, Provocând gazul să curgă ca o cursă de apă pe o cascadă, creând astfel un orizont de evenimente în care jumătate din gaz curgea mai repede decât Viteza sunetului, Cealaltă jumătate este mai lentă. În acest experiment, echipa căuta perechi de fononi sau unde sonore cuantice, mai degrabă decât perechi de fotoni, care se formează spontan în gaz.
Steinhower a explicat că fononul din jumătatea mai lentă se poate deplasa împotriva fluxului de gaz departe de escarpă, în timp ce fononul din jumătatea mai rapidă devine prins la viteza gazului care curge supersonic. „Este ca și cum ai încerca să înoți împotriva unui flux mai repede decât poți înota. [That’s] La fel ca și cum ai fi într-o gaură neagră, odată ce ai intrat, este imposibil să ajungi la orizont „.
Odată găsite aceste perechi de fonon, cercetătorii au trebuit să confirme dacă au fost interconectate și dacă radiația Hawking a rămas constantă în timp (dacă ar fi fost). Acest proces a fost dificil, deoarece de fiecare dată când captează o imagine a unei găuri negre, este distrus de căldura generată de proces. Astfel, echipa și-a repetat experimentul de 97.000 de ori și a fost nevoie de mai mult de 124 de zile de măsurători continue pentru a găsi corelațiile. În cele din urmă, răbdarea lor a dat roade.
„Am arătat că radiația Hawking a fost constantă, ceea ce înseamnă că nu s-a schimbat în timp, ceea ce a prezis exact Hawking”, a spus Steinhower.
Cercetătorii și-au detaliat descoperirile pe 4 ianuarie în jurnal Fizica naturii.
Publicat inițial pe Live Science.
„Creator. Amator de cafea. Iubitor de internet. Organizator. Geek de cultură pop. Fan de televiziune. Mândru foodaholic.”