Стивън Хокинг беше прав: черните дупки могат да се изпарят, показва ново изследване
През 1974 година Стивън Хокинг прави една от най-известните си прогнози: че черните дупки в последна сметка изцяло се изпаряват и изчезват.
Според теорията на Хокинг черните дупки не са изцяло „ черни “, а в действителност излъчват частици. Това лъчение, има вяра Хокинг, би могло вероятно да изтръгне задоволително сила и маса от черните дупки, с цел да ги накара в последна сметка да изчезнат. Тази теорията е необятно одобрявана за истина, само че е съвсем невъзможна за доказване.
Сега за първи път физици потвърдиха това неуловимо лъчение на Хокинг – най-малко в лабораторни условия. Въпреки че радиацията на Хокинг е прекомерно слаба, с цел да бъде открита в космоса от актуалните принадлежности с които разполагат учените, физици към този момент са показали това лъчение в аналог на черна дупка, основана благодарение на звукови талази и едно от най-студените неща във Вселената – хипер изстуден газ.
Черните дупки упражняват такава необикновено мощна гравитационна мощ, че даже един фотон, който пътува със скоростта на светлината, не може да избяга. Макар вакуумът на пространството нормално да е считан за изцяло празен, квантовата механика диктува, че вместо това вакуумът е изпълнен с виртуални частици, които се вмъкват и излизат от битие в двойки материя-антиматерия. Частиците антиматерия имат същата маса, както и техните сътрудници – частиците материя, само че с противоположен електрически заряд.
Обикновено, откакто се появи чифт виртуални частици, те незабавно се самоунищожават. Около черната дупка обаче, рисковите сили на гравитацията вместо това, разделят двойката частици, като едната парченце бива всмукана от черната дупка, до момента в който другата се изстрелва в космоса. Абсорбираната парченце има негативна сила, която понижава силата и масата на черната дупка. Когато погълне задоволително от тези виртуални частици, черната дупка вероятно ще се изпари. Излъчваните частици са известни като радиация на Хокинг.
Тази радиация е задоволително слаба, с цел да не е допустимо да я следим в космоса, само че физиците са измислили доста изобретателни способи да я мерят в лаборатория.
Физикът Джеф Щайнхауер и негови сътрудници от Технологичния институт в Хайфа, Израел, употребяват хипер изстуден газ, наименуван „ кондензат на Бозе-Айнщайн “, с цел да моделират хоризонта на черна дупка – невидимата граница, оттатък която нищо не може да избяга, хванато от гравитацията. В течащ поток от този газ те слагат канара, създавайки „ водопад “ от газ. Когато газът тече по водопада, той трансформира задоволително евентуална сила в кинетична сила, с цел да тече по-бързо от скоростта на звука.
Вместо частици материя и антиматерия, откривателите са употребявали двойки фонони или квантови звукови талази в газовия поток. Във физиката на твърдото тяло фононът разказва квантово вибриране. Въпреки че този режим на вибриране има вълнов темперамент, от позиция на квантовата механика те демонстрират и свойства на парченце. Фононите са тип бозони. Фононът на бавната страна може да се движи против потока на газа, надалеч от „ водопада “, до момента в който фононът на бързата страна не може, тъй като е хванат от „ черната дупка “ от свръхзвуков газ.
„ Това е като да се опитваш да плуваш против течение, което е по-бързо, в сравнение с можеш да плуваш “, споделя Щайнхауер. „ Ще се чувствате, че вървите напред, само че в действителност се връщате обратно. И това е аналогично на фотон в черна дупка, който се пробва да се измъкне от черната дупка, само че гравитацията го тегли назад.
Хокинг предвижда, че предаваните частици ще бъдат в непрестанен набор от талази с разнообразни дължини и сили. Той също по този начин споделя, че може да се опише с една единствена температура, която зависи единствено от масата на черната дупка. Неотдавнашният опит в звуковата черна дупка, удостовери и двете предсказания.
„ Това е доста акуратен опит. В пробната страна, Джеф Щайнхауер е сега в действителност водещ в света специалист в потреблението на студени атоми за проучване на физиката на черната дупка “, споделя Реуд Парентани, научен физик в Laboratoire de Physique Théorique, към университета Париж-Сюд. Парентани не е взел участие в новото изследване.
Парентани обаче акцентира, че това проучване е единствено „ една стъпка от дълъг развой “. По-специално, това проучване не демонстрира, че двойките фонони са корелирани на квантово равнище, което е различен значим аспект на предсказанията на Хокинг.
„ Историята ще продължи – споделя Парентани. „ Това въобще не е краят “.
Публикувано в Live Science.
