Szonikus fekete lyukon igazolnák a Hawking-sugárzás létét

Stephen Hawking 1974-ben fogalmazta meg, hogy a fekete lyukaknak a kvantumelmélet értelmében fotonokat kell párologtatniuk.

Szonikus fekete lyukon igazolnák a Hawking-sugárzás létét

A fekete lyukak halott csillagok rendkívül sűrű maradványai, amelyek azért feketék, mert gravitációjuk a fényt sem engedi elszökni tőlük. A kvantumelmélet egyik furcsa következményeként azonban elvileg mégsem teljesen sötétek ezek az égitestek. Stephen Hawking 1974-ben vázolta fel, hogy a fekete lyukak eseményhorizontjának a teória értelmében gyenge fényt kell árasztania.

A kvantumelmélet szerint ugyanis minden részecske rendelkezik egy antirészecske párral, és ilyen párok folyamatosan keletkeznek és semmisülnek meg az üresnek látszó terekben is. Ezek a részecskék sosem távolodnak el egymástól, a fekete lyukak eseményhorizontjának közelében azonban olyan nagy energiákra tehetnek szert, hogy elszakadhatnak, és míg az antirészecske belehullik a fekete lyukba, a részecske elszökik attól, és „virtuális”, társával ütközve újra megsemmisülő részecskéből igazivá válhat. Ezt a kilépő sugárzást nevezték el Hawking-sugárzásnak. A sugárzás létezése egyben azt is jelentené, hogy a fekete lyukak idővel összezsugorodnak, majd eltűnnek, mivel a beléjük hulló, negatív energiájú antirészecskék lemerítik készleteiket.

Mivel létezése esetén is csak rendkívül halvány sugárzásról van szó, azt igazi fekete lyukakon problematikus tanulmányozni. A gondot megfelelő mesterséges modellekkel lehet áthidalni, például olyan apró fekete lyukakkal, amelyek a fény helyett a hangot nyelik el. Bill Unruh, a Brit Kolumbiai Egyetem szakértője, aki évtizedek óta foglalkozik hasonló modellek tervezésével, 1981-ben igazolta, hogy ezekből a mesterséges fekete lyukakból ugyanúgy meg kellene szöknie némi sugárzásnak, mint az igazikból, ha Hawking elmélete helyes.

Jeff Steinhauser, az izraeli Technion kutatója pedig pontosan ilyen sugárzást figyelt meg nemrégiben egy szonikus fekete lyukon. A szakértő egy szuperfolyékony, úgynevezett a Bose–Einstein-kondenzátumból hozta létre a fekete lyukat, amelyben két különböző energiaszintet hozott létre. Az egyik szintről a másikra áthelyeződő atomok szuperszonikus sebességre gyorsulnak, és az eseményhorizonthoz hasonló képződményt hoznak létre.

A Hawking-sugárzás mérése céljából a kutató rövid lézerpulzusokkal lőtt az eseményhorizont közelébe. Ezek nyomán elviekben egy-egy hangrészecske, vagyis fonon, illetve ennek antirészecske párja keletkezett. Steinhauser ezt követően a folyadék törésmutatóját mérte, hogy nyomon kövesse a pár útját a fekete lyukban. A kutató hat nap alatt összesen 4600-szor ismételte meg a kísérletet.

Amikor Steinhauser átnézte az elkészült felvételeket, észrevette, hogy az eseményhorizontból mindkét irányba egyforma hosszúságú sötét sávok indulnak ki, ami állítása szerint annak bizonyítéka, hogy a határvonal egymással kvantumszinten összefonódott részecskéket szakított el egymástól, ami a Hawking-sugárzás létezésének egyértelmű igazolását jelenti.

Más kutatók szerint ennyire azért nem egyértelmű a helyzet. A legnagyobb probléma, hogy a jelenleg rendelkezésre álló információk alapján egyáltalán nem biztos, hogy a párok tagjai valóban össze vannak fonódva egymással. Ha ezt sikerül igazolni, akkor valóban bizonyítottnak tekinthető a Hawking-sugárzás létezése, ennek hiányában azonban még semmi sem biztos. A szonikus fekete lyukak továbbá egy kicsit másként viselkednek, mint az igaziak, hiszen bennük a részecskék áramlása alapvetően más, mint a meghajlított téridőben, amely a fekete lyukak körül létezik.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward