ד"ר סטיבן הוקינג העביר תיאוריה מטרידה בשנת 1974 שטענה כי חורים שחורים מתאדים. כעת, 40 שנה לאחר מכן, הודיע חוקר על יצירת הדמיה של קרינת הוקינג במסגרת מעבדה.
האפשרות לחור שחור הגיעה מתורת היחסות הכללית של איינשטיין. קארל שוורצצ'ילד בשנת 1916 היה הראשון שהבין את האפשרות לסינגולריות כבידה עם גבול המקיף אותה שאור או חומר שנכנסים אינם יכולים לברוח.
החודש, ג'ף שטיינהאואר מהטכניון - מכון טכנולוגי לישראל, מתאר בעיתונו "תצפית על קרינת הוקינג מגבירה את עצמה בלייזר אנלוגי של חור שחור" בכתב העת Nature, כיצד יצר אופק אירועים אנלוגי באמצעות חומר מקורר לאפס כמעט מוחלט ושימוש בלייזרים הצליח לזהות את הפליטה של קרינת הוקינג. האם זו יכולה להיות הראיה התקפה הראשונה לקיומה של קרינת הוקינג וכתוצאה מכך לאטום את גורלם של כל החורים השחורים?
זה לא הניסיון הראשון ליצור אנלוגיית קרינת הוקינג במעבדה. בשנת 2010 נוצר אנלוגי מגוש זכוכית, לייזר, מראות וגלאי צונן (Phys. Rev. Letter, ספטמבר 2010); שום עשן לא ליווה את המראות. הדופק הקצר במיוחד של אור לייזר אינטנסיבי שעבר בזכוכית גרם להפרעה של אינדקס שבירה (RIP) שתפקדה כאופק אירועים. אור נראה פולט משלב ה- RIP. עם זאת, התוצאות של פ 'בלגיורנו ואח'. להישאר שנוי במחלוקת. ניסויים נוספים היו עדיין מוצדקים.
הניסיון האחרון לשכפל קרינת הוקינג על ידי שטיינהאואר נוקט בגישה היי-טקית יותר. הוא יוצר עיבוי של בוזה-איינשטיין, מצב אקזוטי של חומר בטמפרטורת אפס כמעט מוחלטת. גבולות שנוצרו בתוך העיבוי תפקדו כאופק אירועים. עם זאת, לפני שנכנס לפרטים נוספים, בואו ניקח צעד אחורה ונשקול מה שטיינאואר ואחרים מנסים לשכפל.
המתכון להקרינת קרינת הוקינג מתחיל בחור שחור. כל חור שחור שחור יעשה. התיאוריה של הוקינג קובעת כי חורים שחורים קטנים יותר יקרינו במהירות רבה יותר מאשר גדולים יותר ובהיעדר החומר שייפול לתוכם - ההקרבה, "תתאדה" הרבה יותר מהר. חורים שחורים ענקיים עשויים להימשך זמן רב יותר ממיליון מהעידן הנוכחי של היקום כדי להתאדות באמצעות קרינת הוקינג. כמו צמיג עם דליפה איטית, רוב החורים השחורים יובילו אותך לתחנת התיקון הקרובה.
אז יש לך חור שחור. יש לו אופק אירועים. אופק זה מכונה גם רדיוס שוורצ'ילד; אור או עניין שבודקים באופק האירועים לעולם אינם יכולים לבדוק. כך לפחות זו הייתה ההבנה המקובלת עד שהתיאוריה של דוקטור הוקינג העלתה אותה. ומחוץ לאופק האירועים נמצא חלל רגיל עם כמה אזהרות; שקול את זה עם כמה תבלינים שנוספו. באופק האירוע כוח הכובד מהחור השחור כה כה קיצוני שהוא משרה ומעצים את השפעות הקוונטים.
כל המרחב - בתוכנו וסביבנו עד קצות היקום כולל ואקום קוונטי. בכל מקום בוואקום הקוונטי של החלל, זוגות חלקיקים וירטואליים מופיעים ונעלמים; מיד מחסל זה את זה בסכמי זמן קצרים במיוחד. עם התנאים הקיצוניים באופק האירועים, זוגות חלקיקים וירטואליים ואנטי חלקיקים, כמו אלקטרון ופוזיטרון, מתממשים. אלה שנראים קרובים מספיק לאופק אירועים יכולים להכיל חלקיק וירטואלי זה או אחר על ידי כוח הכבידה של החורים השחורים, ולהשאיר רק חלקיק אחד שכתוצאה מכך חופשי להוסיף לקרינה הנובעת מסביב לחור השחור; הקרינה כי בכללותה יכולים אסטרונומים להשתמש בכדי לאתר נוכחות של חור שחור אך לא להתבונן בו ישירות. זה לא מתיישר של חלקיקים וירטואליים על ידי החור השחור באופק האירועים שלו הגורם לקרינת הוקינג שמייצגת בעצמה אובדן מסה נטו מהחור השחור.
אז מדוע אסטרונומים לא רק מחפשים בחלל אחר קרינת הוקינג? הבעיה היא שהקרינה חלשה מאוד והיא מוצפת על ידי קרינה המיוצרת על ידי תהליכים פיזיקליים רבים אחרים המקיפים את החור השחור עם דיסק ההקרדה. הקרינה טבעה על ידי מקהלת תהליכים אנרגטיים. אז האפשרות המיידית ביותר היא לשכפל את קרינת הוקינג באמצעות אנלוגי. בעוד שקרינת הוקינג חלשה בהשוואה למסה ואנרגיה של חור שחור, הקרינה כוללת למעשה את כל היקום ביקום בבסיס גופו ההורי.
זה המקום בו ההתכנסות של ההבנה הגוברת של חורים שחורים הובילה לעבודה הזרעית של דוקטור הוקינג. תיאורטיקנים כולל הוקינג הבינו שלמרות תיאוריית הקוונטים וכבידה הדרושים לתיאור חור שחור, חורים שחורים מתנהגים גם הם כמו גופים שחורים. הם מנוהלים על ידי תרמודינמיקה והם עבדים לאנטרופיה. ניתן לאפיין את ייצור קרינת הוקינג כתהליך תרמודינמי וזה מה שמוביל אותנו חזרה אל הניסויים. ניתן להשתמש בתהליכים תרמודינמיים אחרים כדי לשכפל את הפליטה של סוג קרינה זה.
באמצעות עיבוי בוזה-איינשטיין בכלי, כיוון סטיינהאואר קרני לייזר לעיבוי העדין כדי ליצור אופק אירועים. יתר על כן, הניסוי שלו יוצר גלי קול הנלכדים בין שני גבולות המגדירים את אופק האירועים. שטיינהאור גילה כי גלי הקול באופק האירועים האנלוגי שלו הוגברו כפי שקורה לאור בחלל לייזר משותף, אך גם כפי שחזה התיאוריה של דר 'הוקינג על חורים שחורים. אור בורח מהלייזר הנוכחי באופק האירועים האנלוגי. שטיינהאור מסביר כי האור הנמלט הזה מייצג את קרינת הוקינג המיוחלת.
פרסום יצירה זו ב"טבע "עבר סקירת עמיתים ניכרת כדי להתקבל אך זה לבדו אינו מאמת את ממצאיו. עבודותיו של שטיינהאואר יעמדו כעת בבדיקה רבה עוד יותר. אחרים ינסו לשכפל את עבודתו. מערך המעבדה שלו הוא אנלוגי ויש לאמת שמה שהוא צופה מייצג באמת את קרינת הוקינג.
הפניות:
"תצפית על קרינת הוקינג המגבירה את עצמה בלייזר אנלוגי של חור שחור", טבע פיסיקה, 12 באוקטובר 2014
"קרינת הוקינג מחוטי דופק בלייזר Ultrashort", פ 'בלגיורנו, ואח', פיז. מכתב, ספטמבר 2010
"פיצוצים של חור שחור?", ש 'וו הוקינג ואח', טבע, 01 במרץ 1974
"המכניקה הקוונטית של החורים השחורים", ס 'הוקינג, סיינטיפיק אמריקן, ינואר 1977
