Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο St. Andrews της Σκωτίας, ισχυρίζονται ότι βρήκαν έναν τρόπο προσομοίωσης ενός ορίζοντα γεγονότος μιας μαύρης τρύπας - όχι μέσω μιας νέας κοσμικής τεχνικής παρατήρησης και όχι από έναν υπερυπολογιστή υψηλής ισχύος… αλλά στο εργαστήριο. Χρησιμοποιώντας λέιζερ, μήκους οπτικών ινών και ανάλογα με κάποιους περίεργους κβαντικούς μηχανικούς, μπορεί να δημιουργηθεί μια «μοναδικότητα» για να αλλάξει το μήκος κύματος ενός λέιζερ, συνθέτοντας τα αποτελέσματα ενός ορίζοντα γεγονότος. Εάν αυτό το πείραμα μπορεί να δημιουργήσει έναν ορίζοντα γεγονότων, μπορεί να δοκιμαστεί το θεωρητικό φαινόμενο της Ακτινοβολίας Hawking, δίνοντας ίσως στον Stephen Hawking την καλύτερη ευκαιρία αλλά να κερδίσει το Βραβείο Νόμπελ.
Λοιπόν, πώς δημιουργείτε μια μαύρη τρύπα; Στον Κόσμο, οι μαύρες τρύπες δημιουργούνται από την κατάρρευση τεράστιων αστεριών. Η μάζα του αστεριού καταρρέει σε ένα σημείο (αφού εξαντληθεί το καύσιμο και υποστεί μια σουπερνόβα) λόγω των μαζικών βαρυτικών δυνάμεων που δρουν στο σώμα. Εάν το αστέρι υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο όριο μάζας (δηλ. Το Όριο Chandrasekhar - ένα μέγιστο στο οποίο η μάζα ενός αστεριού δεν μπορεί να υποστηρίξει τη δομή του ενάντια στη βαρύτητα), θα καταρρεύσει σε ένα διακριτό σημείο (μια μοναδικότητα). Ο χωροχρόνος θα είναι τόσο στρεβλωμένος ώστε όλη η τοπική ενέργεια (ύλη και ακτινοβολία) θα πέσει στην μοναδικότητα. Η απόσταση από τη μοναδικότητα στην οποία ακόμη και το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη είναι γνωστή ως ορίζοντας γεγονότων. Οι συγκρούσεις σωματιδίων υψηλής ενέργειας από κοσμικές ακτίνες που επηρεάζουν την ανώτερη ατμόσφαιρα ενδέχεται να προκαλέσουν μικρο-μαύρες τρύπες (MBHs). Το Large Hadron Collider (στο CERN, κοντά στη Γενεύη της Ελβετίας) μπορεί επίσης να είναι ικανό να παράγει συγκρούσεις αρκετά ενεργητικά για να δημιουργήσει MBHs. Είναι ενδιαφέρον ότι, εάν το LHC μπορεί να παράγει MBH, η θεωρία του Stephen Hawking για την «Ακτινοβολία Hawking» μπορεί να αποδειχθεί εάν τα MBH που δημιουργήθηκαν εξατμίζονται σχεδόν αμέσως.
Ο Hawking προβλέπει ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν ακτινοβολία. Αυτή η θεωρία είναι παράδοξη, καθώς καμία ακτινοβολία δεν μπορεί να ξεφύγει από τον ορίζοντα γεγονότος μιας μαύρης τρύπας. Ωστόσο, ο Χόκινγκ θεωρεί ότι λόγω ενός παράξενου χαρακτήρα στην κβαντική δυναμική, οι μαύρες τρύπες μπορώ παράγουν ακτινοβολία.
Με απλά λόγια, το Σύμπαν επιτρέπει τη δημιουργία σωματιδίων μέσα σε ένα κενό, «δανεισμός» ενέργειας από το περιβάλλον τους. Για τη διατήρηση της ενεργειακής ισορροπίας, το σωματίδιο και το αντι-σωματίδιο του μπορούν να ζήσουν μόνο για σύντομο χρονικό διάστημα, επιστρέφοντας τη δανειζόμενη ενέργεια πολύ γρήγορα εξοντώνοντας το ένα το άλλο. Εφ 'όσον εμφανίζονται και δεν υπάρχουν μέσα σε ένα κβαντικό χρονικό όριο, θεωρούνται «εικονικά σωματίδια». Η δημιουργία έως τον αφανισμό έχει καθαρή μηδενική ενέργεια.
Ωστόσο, η κατάσταση αλλάζει εάν αυτό το ζεύγος σωματιδίων δημιουργηθεί σε ή κοντά στον ορίζοντα γεγονότος μιας μαύρης τρύπας. Εάν ένα από τα εικονικά ζεύγη πέσει στη μαύρη τρύπα και ο σύντροφός του απομακρυνθεί από τον ορίζοντα γεγονότων, δεν μπορεί να εξαφανιστεί. Και τα δύο εικονικά σωματίδια θα γίνουν «πραγματικά», επιτρέποντας στο σωματίδιο που διαφεύγει να μεταφέρει ενέργεια και μάζα μακριά από τη μαύρη τρύπα (το παγιδευμένο σωματίδιο μπορεί να θεωρηθεί ότι έχει αρνητική μάζα, μειώνοντας έτσι τη μάζα της μαύρης τρύπας). Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο η ακτινοβολία Hawking προβλέπει «εξάτμιση» μαύρες τρύπες, καθώς η μάζα χάνεται σε αυτό το κβαντικό quirk στον ορίζοντα του γεγονότος. Ο Hawking προβλέπει ότι οι μαύρες τρύπες θα εξατμιστούν σταδιακά και θα εξαφανιστούν, καθώς αυτό το φαινόμενο θα είναι πιο εμφανές για μικρές μαύρες τρύπες και MBH.
Λοιπόν… πίσω στο εργαστήριο του Αγίου Ανδρέα…
Ο καθηγητής Ulf Leonhardt ελπίζει να δημιουργήσει τις συνθήκες ενός ορίζοντα εκδήλωσης μαύρης τρύπας χρησιμοποιώντας παλμούς λέιζερ, πιθανόν να δημιουργήσει το πρώτο άμεσο πείραμα για τον έλεγχο της ακτινοβολίας Hawking. Ο Leonhardt είναι ειδικός στις «κβαντικές καταστροφές», το σημείο στο οποίο καταρρέει η κυματική φυσική, δημιουργώντας μια μοναδικότητα. Στην πρόσφατη συνάντηση «Cosmology Meets Condensed Matter» στο Λονδίνο, η ομάδα του Leonhardt ανακοίνωσε τη μέθοδο της προσομοίωσης ενός από τα βασικά στοιχεία του περιβάλλοντος του ορίζοντα της εκδήλωσης.
Το φως ταξιδεύει μέσω υλικών με διαφορετικές ταχύτητες, ανάλογα με τις κυματολογικές τους ιδιότητες. Η ομάδα St. Andrews χρησιμοποιεί δύο ακτίνες λέιζερ, μία αργή, μία γρήγορη. Πρώτον, ένας αργός παλμός διάδοσης πυροδοτείται κάτω από την οπτική ίνα, ακολουθούμενος από έναν ταχύτερο παλμό. Ο γρηγορότερος παλμός πρέπει να «καλύψει» με τον πιο αργό παλμό. Ωστόσο, καθώς ο αργός παλμός περνά μέσα από το μέσο, μεταβάλλει τις οπτικές ιδιότητες της ίνας, προκαλώντας την επιβράδυνση του γρήγορου παλμού στο πέρασμα του. Αυτό συμβαίνει στο φως καθώς προσπαθεί να ξεφύγει από τον ορίζοντα του γεγονότος - επιβραδύνεται τόσο πολύ που γίνεται «παγιδευμένο».
“Δείχνουμε από θεωρητικούς υπολογισμούς ότι ένα τέτοιο σύστημα είναι ικανό να ανιχνεύει τις κβαντικές επιδράσεις των οριζόντων, ιδίως την ακτινοβολία Hawking" - Από μια επικείμενη εφημερίδα της ομάδας St. Andrews.
Τα αποτελέσματα που έχουν δύο παλμοί λέιζερ ο ένας στον άλλο για να μιμηθούν τη φυσική μέσα σε έναν ορίζοντα γεγονότων ακούγονται περίεργα, αλλά αυτή η νέα μελέτη μπορεί να μας βοηθήσει να καταλάβουμε εάν δημιουργούνται MBH στους LHC και μπορεί να ωθήσει τον Stephen Hawking λίγο πιο κοντά προς ένα άξιο βραβείου Νόμπελ.
Πηγή: Telegraph.co.uk
