În 1974, Stephen Hawking a făcut una dintre cele mai faimoase previziuni ale sale: că găurile negre se vor evapora și vor dispărea complet. Conform teoriei lui Hawking, găurile negre nu sunt complet „negre”, ci emit de fapt particule. Această radiație, crede Hawking, ar putea în cele din urmă să smulgă suficientă energie și masă din găurile negre pentru a le face în cele din urmă să dispară. Această teorie este larg acceptată ca fiind adevărată, dar este aproape imposibil de demonstrat.

stephen

Acum, pentru prima dată, fizicienii au dovedit această radiație evazivă Hawking - cel puțin în condiții de laborator, relatează Live Science, citat de megavselena.bg. Deși radiația Hawking este prea slabă pentru a fi detectată în spațiu de instrumentele actuale, fizicienii au demonstrat deja această radiație sub forma unei găuri negre create de undele sonore și unul dintre cele mai reci lucruri din univers - gaz hiper răcit.

Găurile negre exercită o forță gravitațională atât de puternică încât nici un foton care călătorește cu viteza luminii nu poate scăpa. Deși vidul spațiului este de obicei considerat complet gol, mecanica cuantică dictează că, în schimb, vidul este umplut cu particule virtuale care sunt inserate și ies în existență în perechi materie-antimaterie. Particulele de antimaterie au aceeași masă ca partenerii lor - particule de materie, dar cu o sarcină electrică inversă.

De obicei, odată ce apar o pereche de particule virtuale, acestea se autodistrug imediat. Cu toate acestea, în jurul găurii negre, forțele extreme ale gravitației separă perechea de particule, o particulă fiind absorbită de gaura neagră în timp ce cealaltă este lansată în spațiu. Particulele absorbite au energie negativă, ceea ce reduce energia și masa găurii negre. Când înghite suficient din aceste particule virtuale, gaura neagră se va evapora în cele din urmă. Particulele emise sunt cunoscute sub numele de radiații Hawking.

Această radiație este suficient de slabă pentru a fi imposibil de observat în spațiu, dar fizicienii au venit cu multe modalități creative de a o măsura într-un laborator.

Fizicianul Jeff Steinhauer și colegii săi de la Institutul de Tehnologie din Haifa, Israel, folosesc un gaz hiper-răcit numit „condensat Bose-Einstein” pentru a modela orizontul unei găuri negre - granița invizibilă dincolo de care nimic nu poate scăpa, prins de gravitație. . Într-un flux care curge din acest gaz, ei plasează o piatră, creând o „cascadă” de gaz. Când gazul curge printr-o cascadă, convertește suficientă energie potențială în energie cinetică pentru a curge mai repede decât viteza sunetului.

În loc de particule de materie și antimaterie, cercetătorii au folosit perechi de fononi sau unde sonore cuantice în fluxul de gaze. În fizica în stare solidă, fononul descrie oscilația cuantică. Deși acest mod de oscilație are un caracter de undă, din punct de vedere al mecanicii cuantice, acestea prezintă și proprietăți ale particulelor. Fononii sunt un tip de boson. Fononul de pe partea lentă se poate deplasa împotriva fluxului de gaz, departe de „cascadă”, în timp ce fononul de pe partea rapidă nu poate, deoarece este captat de „gaura neagră” a gazului supersonic.

„Este ca și cum ai încerca să înoți împotriva unui curent care este mai rapid decât poți înota”, spune Steinhauer. „Vei simți că mergi înainte, dar de fapt te întorci. Și este similar cu un foton dintr-o gaură neagră care încearcă să iasă dintr-o gaură neagră, dar gravitația îl trage înapoi.

Hawking prezice că particulele emise vor fi într-un spectru continuu de unde de diferite lungimi și energii. El mai spune că poate fi descris printr-o singură temperatură, care depinde doar de masa găurii negre. Un experiment recent în gaura neagră a sunetului a confirmat ambele previziuni.

„Este un experiment foarte precis. Din punct de vedere experimental, Jeff Steinhauer este în prezent cel mai mare expert din lume în utilizarea atomilor reci pentru a studia fizica găurilor negre ", a declarat Reud Parentani, fizician teoretic la Laboratoire de Physique Théorique de la Universitatea Paris-Sud. Parentani nu a participat la noul studiu.

Cu toate acestea, Parentani subliniază că acest studiu este doar „un pas într-un proces lung”. În special, acest studiu nu arată că perechile de fononi sunt corelate la nivel cuantic, ceea ce reprezintă un alt aspect important al predicțiilor lui Hawking.

„Povestea va continua”, spune Parentani. „Nu este deloc sfârșitul”.