İskoçya'daki St. Andrews Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bir kara deliğin olay ufkunu simüle etmenin bir yolunu bulduğunu iddia ediyor - yeni bir kozmik gözlem tekniği ile değil, yüksek güçlü bir süper bilgisayarla değil, laboratuvarda. Lazerler, bir uzunluk optik fiber ve bazı tuhaf kuantum mekaniğine bağlı olarak, bir lazer ufkunun uzunluğunu değiştirmek ve bir olay ufkunun etkilerini sentezlemek için bir “tekillik” oluşturulabilir. Bu deney bir olay ufku üretebiliyorsa, Hawking Radyasyonunun teorik fenomeni test edilebilir, belki de Stephen Hawking'e Nobel Ödülü'nü kazanma şansı verilebilir.
Peki bir kara delik nasıl yaratılır? Evrende kara delikler büyük yıldızların çöküşüyle yaratılır. Yıldızın kütlesi, vücuda etki eden büyük yerçekimi kuvvetleri nedeniyle tek bir noktaya (yakıt tükendikten ve bir süpernova geçirdikten sonra) çöker. Yıldız belirli bir kütle “sınırını” aşarsa (ör. Chandrasekhar sınırı - Bir yıldızın kütlesinin yapısını yerçekimine karşı destekleyemediği bir maksimum), ayrı bir noktaya (tekillik) çökecektir. Uzay-zaman o kadar çarpılacak ki tüm yerel enerji (madde ve radyasyon) tekilliğe düşecektir. Işığın bile çekim çekiminden kaçamadığı tekillikten uzaklık, olay ufku. Üst atmosferi etkileyen kozmik ışınların yüksek enerjili parçacık çarpışmaları mikro-kara delikler (MBH'ler) oluşturabilir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (İsviçre, Cenevre yakınlarındaki CERN'de), MBH'ler yaratacak kadar enerjik çarpışmalar üretebilir. İlginç bir şekilde, eğer LHC MBH üretebilirse, Stephen Hawking’in “Hawking Radyasyon” teorisi, oluşturulan MBH'lerin neredeyse anında buharlaşması durumunda kanıtlanabilir.
Hawking karadeliklerin radyasyon yaydığını tahmin ediyor. Bu teori paradoksaldur, çünkü hiçbir radyasyon bir kara deliğin olay ufkundan kaçamaz. Ancak Hawking, kuantum dinamiğindeki bir tuhaflık nedeniyle karadeliklerin Yapabilmek radyasyon üretir.
Çok basit bir ifadeyle, Evren, bir vakum içinde parçacıkların yaratılmasına izin verir, çevrelerinden enerji “ödünç alır”. Enerji dengesini korumak için, parçacık ve onun anti-parçacığı sadece kısa bir süre yaşayabilir, birbirleriyle imha ederek ödünç alınan enerjiyi çok hızlı bir şekilde geri döndürebilir. Bir kuantum zaman sınırı içinde varoldukları ve var oldukları sürece, “sanal parçacıklar” olarak kabul edilirler. İmha yaratmanın net sıfır enerjisi vardır.
Ancak, bu parçacık çifti bir karadeliğin olay ufkunda veya yakınında üretilirse durum değişir. Sanal çiftlerden biri kara deliğe düşerse ve ortağı olay ufkundan uzaklaştırılırsa imha edemezler. Her iki sanal parçacık da “gerçek” olacak, kaçan parçacığın enerjiyi ve kütleyi kara delikten uzağa taşımasına izin verecektir (sıkışmış parçacığın negatif kütleye sahip olduğu düşünülebilir, böylece karadeliğin kütlesi azalır). Olay ufkunda bu kuantum tuhaflığına kitle kaybolduğu için Hawking radyasyonu “buharlaşan” kara delikleri böyle tahmin eder. Hawking, kara deliklerin yavaş yavaş buharlaşacağını ve kaybolacağını tahmin ediyor, ayrıca bu etki küçük kara delikler ve MBH'ler için en belirgin olacak.
Yani… St. Andrews laboratuvarımıza geri dönelim…
Prof Ulf Leonhardt, lazer darbeleri kullanarak bir kara delik olay ufkunun koşullarını yaratmayı umuyor ve muhtemelen Hawking radyasyonunu test etmek için ilk doğrudan deneyi oluşturuyor. Leonhardt, dalga fiziğinin parçalandığı ve tekillik yarattığı nokta olan “kuantum felaketleri” konusunda uzmandır. Londra'daki son “Kozmoloji Yoğunlaştırılmışlarla Buluşuyor” toplantısında, Leonhardt’ın ekibi etkinlik ufku ortamının temel bileşenlerinden birini simüle etme yöntemlerini açıkladı.
Işık, dalga özelliklerine bağlı olarak farklı hızlarda malzemeler arasında dolaşır. St. Andrews grubu biri yavaş, biri hızlı olmak üzere iki lazer ışını kullanır. İlk olarak, yavaş ilerleyen bir darbe optik fiberden aşağı doğru ve ardından daha hızlı bir darbe gönderilir. Daha hızlı nabız, daha yavaş nabızla “yakalanmalıdır”. Bununla birlikte, yavaş nabız ortamdan geçerken, fiberin optik özelliklerini değiştirerek hızlı nabzın yavaşlamasına neden olur. Olay ufkundan kaçmaya çalışırken ışığa olan şey budur - o kadar yavaşlar ki "tuzağa düşürülür".
“Teorik hesaplamalarla böyle bir sistemin ufukların, özellikle Hawking radyasyonunun kuantum etkilerini araştırabildiğini gösteriyoruz.” - St.Andrews grubunun yeni bir gazetesinden.
Bir olay ufku içinde fiziği taklit etmek için iki lazer darbesinin birbiri üzerindeki etkileri garip gelebilir, ancak bu yeni çalışma MBH'lerin LHC'lerde üretilip üretilmediğini anlamamıza yardımcı olabilir ve Stephen Hawking'i haklı Nobel Ödülü'ne biraz daha yaklaştırabilir.
Kaynak: Telegraph.co.uk
