kutatás

Stephen Hawking legfontosabb előrejelzése új bizonyítékot kapott

Laboratórium létrehozott analóg fekete lyukatúj közvetett bizonyítékot szolgáltatott arra vonatkozóan, hogy ezek a titokzatos űrobjektumok valóban gázáramokat bocsátanak ki a feltöltött részecskékből. A fizikusok azt állítják, hogy az általuk létrehozott fekete lyuk analógiának olyan hőmérséklete van, amely szükséges ahhoz, hogy a Stephen Hawking megjósolja az azonos nevű sugárzást.

A fekete lyukak semmit nem bocsátanak ki. Vagy sugároz?

Az általános relativitáselmélet (GTR) szerintsemmi sem kerülhet el a fekete lyukból. A gravitációs erejük olyan nagy, hogy még a világosság, a világegyetem leggyorsabb dologja sem képes elegendő sebességet kifejleszteni ahhoz, hogy kitörjön a befolyásától. Így a GR szerint a fekete lyukak nem bocsáthatnak ki elektromágneses sugárzást.

Azonban 1974-ben Hawking javasoltaAz elmélet azt mondta, hogy ha a kvantummechanika szabályait hozzáadjuk a kérdéshez, akkor a fekete lyukak valójában valamit sugározhatnak. Ez egy elektromágneses sugárzás elméleti típusa, amelyet maga Hawking nevez.

Ez a hipotetikus sugárzás hasonlítegy fekete lyuk hőmérséklete által okozott fekete test sugárzása, amely fordítottan arányos a tömegével. A tudósok nem tudták közvetlenül megtalálni. A közelmúltban készültek a fekete lyuk első igazi képei, így minden még mindig előre van. Mindazonáltal a fizikusok úgy vélik, hogy ez a sugárzás, ha létezik, túl gyenge lenne a modern tudományos eszközök segítségével.

A fekete lyuk hőmérsékletének mérése szintén nem könnyűfeladat. A fekete lyuk a Nap tömegével mindössze 60 nano Kelvin. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, amelyet abszorbeálni fog, sokkal magasabb lesz, mint a Hawking sugárzás, amelyet kibocsát. Sőt, minél nagyobb a fekete lyuk mérete, annál alacsonyabb lesz a hőmérséklete.

Hawking feltételezésének teszteléséreAz izraeli Műszaki Egyetem kísérletet végzett a fekete lyuk legközelebbi "analógjával", amelyet ma laboratóriumi körülmények között hoztak létre.

A Hawking sugárzás valódi?

Az izraeli fizikus Jeffet találták fel.Steinhauer 2016-ban és egy hideg rubidium atomok Bose-kondenzációja (majdnem abszolút nullára hűlve), egy olyan régióban, ahol az atomok szuperszonikus sebességgel mozognak, míg a másikban nagyon lassan mozognak. Mozgáskor a kondenzátum úgynevezett akusztikus fekete lyukat hoz létre, amely a fény helyett a hangot (fononokat) rögzíti. Az ebbe a területre eső hangminta keresztezi az „akusztikus esemény horizontját”, mivel már nem hagyhatja el. A fekete lyuk akusztikus analógjának jellemzőit vizsgálva a szakértők arra a következtetésre jutottak, hogy közel állnak az elméleti modellekhez, ami Hawking sugárzás jelenlétét jelenti.

Még mindig 2016-ban lépett be a kísérletbe a Steinhauerrelkollégáik bizonyítani tudták, hogy a fekete lyuk analógjainak eseményeinek akusztikai horizontjában egy pár összekapcsolt fonon jelenhet meg, amelyek közül az egyiket a lassan áramló Bose-kondenzátum atomjai visszaszorítják az űrbe, ami valójában a Hawking sugárzási hatását eredményezi. Ezzel egyidejűleg egy pár fononja egy nagy sebességű kondenzátum következtében egy fekete lyuk analóg abszorbeálható.

Meg kell jegyezni, hogy az év elején egy másikA Weizmann Intézet izraeli fizikusok csoportja Ulf Leonhardt vezetésével létrehozta a fekete lyuk analógját, ahol az eseményhorizont alapjaként a rost technológiát használták. Ezután a tudósok hasonló megfigyelhető eredményt tartottak statisztikai anomáliának. A Steinhauer-csoport új kísérlete azonban bebizonyította, hogy nem. Az új kísérlet eredménye ismét megmutatta, hogy egy foton egy hipotetikus térbe dobható, a másik pedig egy hipotetikus fekete lyukba. Leonhardt már megjegyzést fűzött a Steinhauer csoport sikeréhez:

- Gratulálok Jeffnek az eredményért. Ez nagyon fontos lépés a teljes tudományos közösségünk számára. Ez igazán büszke lehet erre - mondta a tudós egy cikkben a Physics World folyóiratban.

"A tudósok munkájának legfőbb innovációjaEgy jól megtervezett érzékelő áramkör, amelyet a kibocsátott sugárzás hőmérsékletének kivonására használnak. A kvantum szimulátor segítségével kapott eredmény az első bizonyíték a Hawking sugárzásának létezésére ”- nyilatkozta Silke Weinfurtner az izraeli tudósok és a Nottinghami Egyetem matematikusai munkájának eredményeiről.

Bizonyíték arra, hogy Hawking igaza van, de ez az új módszer az analóg fekete lyuk hőmérsékletének meghatározására segíthet mélyebb megértésben a fekete lyuk termodinamikájában.

A híreket megvitathatja a Telegram-chat-en.