1974'te Stephen Hawking en ünlü tahminlerinden birini yaptı: kara delikler sonunda tamamen buharlaştı.
Hawking'in teorisine göre, kara delikler mükemmel bir şekilde "kara" değil, aslında parçacıklar yayar. Hawking'in bu radyasyonun sonunda kaybolmaları için kara deliklerden yeterince enerji ve kütle sifonlayabileceğine inanıyordu. Teorinin yaygın olduğu varsayılmaktadır ancak bir zamanlar kanıtlanması neredeyse imkansızdır.
Bununla birlikte, ilk kez, fizikçiler en azından bir laboratuvarda bu zor Hawking radyasyonunu gösterdi. Hawking radyasyonu mevcut enstrümanlarımız tarafından uzayda algılanamayacak kadar zayıf olsa da, fizikçiler şimdi bu radyasyonu ses dalgaları ve evrendeki en soğuk, en tuhaf maddeler kullanılarak oluşturulan bir kara delik analoğunda gördüler.
Parçacık çiftleri
Kara delikler o kadar inanılmaz güçlü bir çekim kuvveti uygular ki ışık hızında hareket eden bir foton bile kaçamazdı. Boşluğun boşluğu genellikle boş olarak düşünülse de, kuantum mekaniğinin belirsizliği, bir boşluğun, madde karşıtı çiftlerde varoluş içine ve dışına kaçan sanal parçacıklarla dolup taştığını belirtir. (Karşımadde partikülleri madde muadilleriyle aynı kütleye sahiptir, ancak zıt elektrik yükü.)
Normalde, bir çift sanal parçacık göründükten sonra, hemen birbirlerini yok ederler. Bununla birlikte, bir kara deliğin yanında, aşırı yerçekimi kuvvetleri parçacıkları ayırır, bir parçacık kara delik tarafından emilir, diğeri uzaya fırlar. Emilen parçacık, kara deliğin enerjisini ve kütlesini azaltan negatif enerjiye sahiptir. Bu sanal parçacıklardan yeterince yutun ve kara delik sonunda buharlaşır. Kaçan parçacık Hawking radyasyonu olarak bilinir.
Bu radyasyon şu anda onu uzayda gözlemlemenin imkansız olduğu kadar zayıf, ancak fizikçiler onu bir laboratuvarda ölçmenin çok yaratıcı yollarını düşündüler.
Bir şelale olay ufuk
Fizikçi Jeff Steinhauer ve Hayfa'daki Technion - İsrail Teknoloji Enstitüsü'ndeki meslektaşları, ötesinde hiçbir şeyin kaçamayacağı görünmez sınır olan bir kara deliğin olay ufkunu modellemek için Bose-Einstein yoğuşması adı verilen aşırı soğuk bir gaz kullandılar. Bu gazın akan bir akımında, bir uçurum yerleştirerek bir "şelale" gazı oluşturdular; gaz şelalenin üzerinden aktığında, ses hızından daha hızlı akmak için yeterli potansiyel enerjiyi kinetik enerjiye dönüştürdü.
Madde ve antimadde parçacıkları yerine, araştırmacılar gaz akışında fon çiftleri veya kuantum ses dalgaları kullandılar. Yavaş taraftaki fonon, şelaleden uzaktaki gaz akışına karşı seyahat edebilirken, hızlı taraftaki fonon, süpersonik gazın "kara deliği" tarafından yakalanamadı.
Steinhauer, Canlı Bilim'e verdiği demeçte, "Sanki yüzebileceğinden daha hızlı giden bir akıma karşı yüzmeye çalışıyorsun." "İleriye gidiyormuş gibi hissediyordunuz, ama gerçekten geri gidiyordunuz. Ve bu kara delikten çıkmaya çalışan ama yerçekimi tarafından yanlış bir şekilde çekilen bir fotonla benzer."
Hawking, yayılan parçacıkların radyasyonunun sürekli bir dalga boyu ve enerji spektrumu içinde olacağını tahmin etti. Ayrıca, sadece kara deliğin kütlesine bağlı olan tek bir sıcaklıkla tanımlanabileceğini söyledi. Son deney sonik karadelikteki bu tahminlerin her ikisini de doğruladı.
Paris-Sud Üniversitesi'nden Laboratoire de Physique Théorique'de teorik fizikçi olan Renaud Parentani, "Bu deneyler bir tur gücüdür," dedi Live Science. Parentani aynı zamanda teorik açıdan analog karadelikleri inceler; yeni çalışmaya dahil edilmedi. "Bu çok hassas bir deney. Deneysel açıdan, Jeff şu anda kara delik fiziğini araştırmak için soğuk atomları kullanma konusunda dünya lideri bir uzman."
Ancak Parentani, bu çalışmanın "uzun bir süreçte bir adım" olduğunu vurguladı. Özellikle, bu çalışma, fon çiftlerinin, Hawking'in öngörülerinin bir başka önemli yönü olan kuantum seviyesi üzerinde korele olduğunu göstermedi.
"Hikaye devam edecek," dedi Parentani. "Sonunda değil."
