Οι επιστήμονες λένε ότι η μέχρι τώρα απαρατήρητη μορφή της ακτινοβολίας, που έχει προβλέψει ο φημισμένος θεωρητικός φυσικός Στίβεν Χόκινγκ ήδη από το 1974 και η οποία φέρει το όνομά του, μπορεί να έχει μόλις ανακαλυφθεί.
Μια καλλιτεχνική απεικόνιση μιας μαύρης τρύπας που απορροφάει ένα αστέρι. Ο ορίζοντας γεγονότων μπορεί να παράγει ακτινοβολία Χόκινγκ
Για δεκαετίες, οι αστροφυσικοί αναζητούν ενδείξεις ότι η ακτινοβολία Hawking είναι μια πραγματική, μετρήσιμη ποσότητα, αλλά μέχρι στιγμής οι προσπάθειες τους ήταν μάταιες.
Αλλά οι μέχρι τώρα προσπάθειές των αστροφυσικών μπορεί να υπήρξαν κυριολεκτικά λαθεμένες, λέει μια ομάδα από φυσικούς, και η οποία αναφέρει ότι έχει ανακαλύψει την ιδιόμορφη αυτή μορφή ακτινοβολίας στο εσωτερικό των ορίων μιας τεχνητής μαύρης τρύπας που φτιάχτηκε σε ένα εργαστήριο.
Η ομάδα που πραγματοποίησε αυτή την διαπίστωση ισχυρίζεται ότι η μέθοδος που χρησιμοποίησαν για τη δημιουργία της ακτινοβολίας είναι επαναλαμβανόμενη και χωρίς κάποια διφορούμενα, κάτι που σημαίνει ότι οι άλλοι επιστήμονες δεν θα έχουν κανένα πρόβλημα να πάρουν τα ίδια αποτελέσματα κάτω από τους ίδιους όρους.
Στην ουσία, η ακτινοβολία Χόκινγκ είναι φτιαγμένη από ένα σταθερό ρεύμα κβαντικών σωματιδίων. Αυτά έχουν προέλευση στα γεγονότα που λαμβάνουν χώρα κοντά στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας.
Στην πιο μικρή κλίμακα που υπάρχει πολύ μικροσκοπικά σωματίδια συνεχώς γεννιούνται και εξαφανίζονται από το προσκήνιο. Εμφανίζονται, σχηματίζοντας ζεύγη σωματιδίων που όταν έρχονται σε επαφή εξαϋλώνονται, και στη συνέχεια επιστρέφουν την ενέργεια τους στο κενό που φυσικά τα δημιούργησε.
Ενώ στις περισσότερες περιπτώσεις αυτή η διαδικασία θα ήταν αρκετά σαφής, η κατάσταση αλλάζει ριζικά όταν αυτή πραγματοποιηθεί στην άκρη μιας μαύρης τρύπας.
Αυτό που στην ουσία πρότεινε ο Hawking ήταν ότι, όταν συμβεί αυτό, ένα από τα σωματίδια θα παγιδευτεί στη μαύρη τρύπα, ενώ το άλλο θα μπορούσε να ξεφύγει από την αδυσώπητη έλξη και θα είναι σε θέση να πάει οπουδήποτε.
Σύμφωνα με την σκέψη των φυσικών στη συνέχεια, αν αυτό βεβαίως συμβαίνει, τότε ένα σταθερό ρεύμα από μικροσκοπικά σωματίδια, το έτερον ήμισυ του οποίου εισήλθε μέσα από τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, θα πρέπει να προέρχεται από το σκοτεινό τέρας.
Αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια είναι ουσιαστικά αυτό που ονομάζεται ακτινοβολία Hawking. Αλλά μεταγενέστερες θεωρητικές εργασίες από άλλους φυσικούς απέδειξαν ότι ορίζοντες γεγονότων μπορεί να εμφανιστεί έξω από τις μαύρες τρύπες.
Το πείραμα με παλμούς λέιζερ
Οι ανάλογες ‘τεχνητές μαύρες τρύπες’ μπορεί να μην έχουν ένα πανίσχυρο βαρυτικό πεδίο που να εμποδίζει το φως να διαφύγει, όμως έχουν ένα παρόμοιο σημείο από το οποίο το φως δεν μπορεί να περάσει, επειδή η απαιτούμενη ταχύτητα για να διαφύγει είναι πολύ μεγάλη. Σε αντίθεση με μια πραγματική μαύρη τρύπα αυτός ο τεχνητός "ορίζοντας γεγονότων" δημιουργείται με έναν μηχανισμό, που χρησιμοποιεί ήχους ή παλμούς φωτός, για παράδειγμα. Ωστόσο, κανείς δεν είχε δει φωτόνια να ομοιάζει με την ακτινοβολία Χόκινγκ να αναδύεται από αυτούς τους ανάλογους τεχνητούς ορίζοντες μέχρι τώρα.
Ένα φράγμα του φωτός δημιούργησε μια τεχνητή μαύρη τρύπα
Για να δημιουργήσουν λοιπόν σε εργαστηριακή κλίμακα έναν ορίζοντα γεγονότων ο Daniele Faccio του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου μαζί με τον Francesco Belgiorno του Πανεπιστημίου του Μιλάνου, εστίασαν υπερβραχείς παλμούς υπέρυθρου φωτός λέιζερ με μήκος κύματος 1055 νανόμετρα, σε ένα κομμάτι γυαλί. Το υλικό αυτό είναι μη γραμμικό που επιτρέπει στο φως να αλλάξει τον δείκτη διάθλασης του καθώς διέρχεται μέσα του. Δηλαδή, η εξαιρετικά υψηλή ένταση αυτών των παλμών – τρισεκατομμύρια φορές αυτής του ήλιου – προσωρινά αλλάζουν ασύμμετρα τις ιδιότητες του γυαλιού. Ειδικότερα, αυξάνει ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού, σε βαθμό που το γυαλί επιβραδύνει το φως που ταξιδεύει μέσα από αυτό.
Το αποτέλεσμα είναι ένα κινούμενο σημείο πολύ υψηλού δείκτη διάθλασης, ισοδύναμο με ένα φυσικό λόφο, που ενεργεί ως ένας ορίζοντας. Τα φωτόνια που εισέρχονται στο γυαλί πίσω από αυτό τον «λόφο», συμπεριλαμβανομένων και εκείνων που αποτελούν μέρος ενός εικονικού ζεύγους, καθυστερούν καθώς ανεβαίνουν το λόφο και δεν είναι σε θέση να περάσουν μέσα από αυτόν. Σχετικά με τον αργοκίνητο παλμό, αυτά τα φωτόνια έκαναν μια στάση και παρέμειναν πίσω από τον παλμό μέχρι να περάσει από το γυαλί.
Μυστηριώδεις φωτόνια
Για να δούνε αν αυτός ο εργαστηριακός ορίζοντας γεγονότων μπορούσε να παράγει ακτινοβολία Χόκινγκ, οι ερευνητές τοποθέτησαν έναν ανιχνευτή φωτός δίπλα από το γυαλί, κάθετα προς την ακτίνα λέιζερ για να αποφύγουν να κατακλυστεί από το φως του. Μερικά από τα φωτόνια που εντοπίστηκαν οφείλονταν στο υπέρυθρο λέιζερ που αλληλεπιδρούσε με κάποια ελαττώματα στο γυαλί: αυτό δημιουργεί φως σε μήκη κύματος μεταξύ 600 και 700 νανόμετρα.
Όμως, εμφανίστηκαν κάποια μυστηριώδη, "εξτρά" φωτόνια, σε μήκη κύματος μεταξύ 850 και 900 νανόμετρα σε μερικές περιοχές, ενώ άλλα φωτόνια κάπου 300 νανόμετρα σε άλλες, ανάλογα με το ακριβές ποσό της ενέργειας που μεταφέρει ο παλμός λέιζερ. Επειδή αυτή η σχέση ανάμεσα στα μήκη κύματος που παρατηρήθηκαν και της ενέργειας του παλμού ταιριάζει πολύ καλά με τους θεωρητικούς υπολογισμούς που βασίζονται στο διαχωρισμό των εικονικών ζευγών φωτονίων, η ομάδα του Faccio καταλήγει στο συμπέρασμα ότι τα επιπλέον φωτόνια πρέπει να είναι ακτινοβολία Χόκινγκ (Physical Review Letters, in press).
Δεν είναι βεβαίως όλοι έτοιμοι να συμφωνήσουν μαζί τους. Για παράδειγμα, ο Adam Helfer στο Πανεπιστήμιο του Μισούρι, λέει ο όρος ακτινοβολία Χόκινγκ προορίζεται για τις πραγματικές μαύρες τρύπες με βαρυτικά πεδία.
“Υπάρχει ένας παραλληλισμός μεταξύ τους σε ορισμένο βαθμό, αλλά τα εργαστηριακά πειράματα, όσο ενδιαφέροντα και αν είναι, δεν μας δίνουν τα πολύ βαθιά προβλήματα που οφείλονται ειδικά στις μαύρες τρύπες”.
Πηγή: NewScientist
Leave a Comment