בשנת 1974, סטיבן הוקינג עשה את אחת התחזיות המפורסמות ביותר שלו: שחורים שחורים מתנדפים בסופו של דבר לגמרי.
על פי התיאוריה של הוקינג, חורים שחורים אינם "שחורים" באופן מושלם אלא למעשה פולטים חלקיקים. קרינה זו, כך האמין הוקינג, עשויה בסופו של דבר לשאוב מספיק אנרגיה ומסה רחבה מחורים שחורים כדי לגרום להם להיעלם. ההערכה היא כי התיאוריה נרחבת כנכונה, אך נחשבה בעבר כמעט בלתי אפשרית להוכחה.
עם זאת, לראשונה הפיזיקאים הראו את קרינת ההוקינג החמקמקה הזו - לפחות במעבדה. אף על פי שקרינת הוקינג קלושה מכדי שניתן יהיה לאתר אותה בחלל על ידי המכשירים הנוכחיים שלנו, הפיזיקאים ראו כעת את הקרינה הזו באנלוגית של חור שחור שנוצר באמצעות גלי קול וכמה מהחומר הקר והמשווע ביותר ביקום.
זוגות חלקיקים
חורים שחורים מפעילים כוח כבידה כה חזק להפליא שאפילו פוטון, שנוסע במהירות האור, לא יכול היה לברוח. בעוד שאקום החלל נחשב לרוב כעל ריק, אי הוודאות של מכניקת הקוונטים מכתיבה כי ואקום במקום זה שופע חלקיקים וירטואליים המסתובבים פנימה ומחוצה להם בזוגות אנטי-חומר-חומר. (לחלקיקים אנטי-חומר זהה מסה כמו עמיתיהם לחומר, אך מטען חשמלי מנוגד.)
בדרך כלל, לאחר הופעת זוג חלקיקים וירטואליים, הם מיד משמידים זה את זה. לעומת זאת, ליד חור שחור, כוחות הכובד הקיצוניים במקום זאת מפרקים את החלקיקים זה מזה, כאשר חלקיק אחד נקלט על ידי החור השחור כאשר השני נורה לחלל. לחלקיק הנקלט יש אנרגיה שלילית, מה שמפחית את האנרגיה והמסה של החור השחור. לבלוע מספיק מהחלקיקים הווירטואליים האלה, והחור השחור מתנדף בסופו של דבר. החלקיק הנמלט מכונה קרינת הוקינג.
הקרינה הזו חלשה מספיק, עד שאסור לנו עכשיו לצפות בה בחלל, אך הפיזיקאים חשבו דרכים יצירתיות מאוד למדוד אותה במעבדה.
אופק אירועי מפלים
הפיזיקאי ג'ף שטיינהאואר וחבריו לטכניון - מכון טכנולוגי לישראל בחיפה השתמשו בגז קר במיוחד בשם עיבוי בוזה-איינשטיין כדי לדגמן את אופק האירועים של חור שחור, הגבול הבלתי נראה שמעליו שום דבר לא יכול לברוח. בזרם הזורם של הגז הזה הם הציבו צוק, ויצרו "מפל" של גז; כאשר הגז זרם מעל המפל, הוא הפך מספיק אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה קינטית כדי לזרום מהר יותר ממהירות הצליל.
במקום חומר וחלקיקים אנטי-חומר, החוקרים השתמשו בזוגות פונונים, או גלי קול קוונטיים, בזרימת הגז. הפונון בצד האיטי יכול לנוע כנגד זרימת הגז, הרחק מהמפל, ואילו הפונון בצד המהיר לא יכול היה, לכוד על ידי "החור השחור" של הגז העל-קולי.
"זה כאילו אם היית מנסה לשחות נגד זרם שהולך מהר יותר מכפי שאתה יכול לשחות," אמר שטיינהאור לליבי מדע. "היית מרגיש שאתה הולך קדימה, אבל אתה באמת חוזר אחורה. וזה מקביל לפוטון בחור שחור שמנסה לצאת מהחור השחור, אך נמשך על ידי כוח הכובד בדרך הלא נכונה."
הוקינג ניבא שהקרינה של חלקיקים שנפלטים תהיה בספקטרום מתמשך של אורכי גל ואנרגיות. הוא גם אמר שאפשר לתאר אותה על ידי טמפרטורה יחידה שתלויה רק במסת החור השחור. הניסוי האחרון אישר את שתי התחזיות הללו בחור השחור הקולי.
רנו פרנטני, פיזיקאי תיאורטי ב Laboratoire de Physique Théorique מאוניברסיטת פריז-סוד, אמר ל- "Live ניסויים". פרנטני גם חוקר חורים שחורים אנלוגיים אך מזווית תיאורטית; הוא לא היה מעורב במחקר החדש. "זה ניסוי מדויק מאוד. מהצד הניסוי, ג'ף הוא באמת, כרגע, המומחה המוביל בעולם לשימוש באטומים קרים כדי לחקור את הפיזיקה של החור השחור."
עם זאת, פרנטני הדגיש כי מחקר זה הוא "צעד אחד בתהליך ארוך". בפרט, מחקר זה לא הראה כי זוגות הפונונים נמצאים בקורלציה ברמה הקוונטית, שהיא היבט חשוב נוסף בתחזיותיו של הוקינג.
"הסיפור יימשך", אמר פרנטני. "זה בכלל לא הסוף."
