Laboratoryjna czarna dziura potwierdzi założenia Hawkinga?

Czy znany fizyk dostanie w końcu Nobla?

Czarne dziury są jednym z tych fenomenów astronomicznych, o którym wszyscy wiemy, że istnieją, ale mało kto je kiedykolwiek widział. Naukowcy wciąż nie rozumieją dokładnie, w jaki sposób powodują zakłócenia w kosmosie oraz jak wpływają na naszą galaktykę.

Stephen Hawking był pierwszą osobą, która stwierdziła, że nie wszystko co znajdzie się w pobliżu czarnej dziury, musi zostać przez nią wchłonięte, jak dotychczas zakładano. Zaproponował również, że emitują one część wchłoniętej energii w formie fotonów (cząsteczek światła), co w perspektywie prowadzić ma do całkowitego wyparowania osobliwości i zniknięcia czarnej dziury.

Energia cząsteczek uciekających z czarnych dziur nazwana została promieniowaniem Hawkinga. Promieniowanie to jest jednak na tyle delikatne, że nie możemy wykryć go w oddalonych o miliony lat świetlnych dziurach. Z tego powodu nikomu do tej pory nie udało się, jak na razie, udowodnić jego istnienia.

Rozwiązaniem tego problemu postanowił zając się fizyk eksperymentalny z Uniwersytetu Technicznego w Haifie – Jeff Steinhauer w wywiadzie dla The Times stwierdził:

„Skoro nie możemy zbadać promieniowania czarnych dziur w kosmosie może powinniśmy sami stworzyć czarną dziurę?”

Steinhauer stworzył laboratoryjną czarną dziurę „dla dźwięku” – schładzając hel do poziomu nieco powyżej zera absolutnego, następnie „ubijał” substancję tak długo, że stworzyła ona barierę, przez którą nie mógł przebrnąć dźwięk (naśladując naturę osobliwości czarnej dziury, z której nic nie jest w stanie się wydostać). Jak jednak zauważył niewielkiej liczbie fononów – cząsteczek tworzących fale dźwiękowe, udało się wyciec z jego sonicznej dziury.

Wyniki eksperymentu nie zostały jeszcze zrecenzowane, jednak cząsteczki zachowały się tak, jak przewiduje to teoria Hawkinga.

Kolejnym potwierdzeniem założeń słynnego fizyka mogą być także dowody dostarczone przez duet naukowców z Uniwersytetu w Otawie – Chrisa Adami oraz Kamila Bradlera. Opisali oni technikę, która pozwoliła fizykom na śledzenie cyklu życia czarnych dziur. Zdaniem naukowców na końcowym etapie energia pochłonięta przez dziury powoli z nich wycieka, powodując w ostateczności całkowite wyparowanie osobliwości.

„Aby dokonać obliczeń musieliśmy posiłkować się założeniami o polu promieniowania Hawkinga, ponieważ nie istnieje narazie żadna teoria grawitacji kwantowej, która mogłaby sugerować, jak przebiegałyby takie interakcje” wyjaśnił w komunikacie prasowym Adami. „Okazuje się jednak, że zrobiliśmy dobry strzał, ponieważ nasz model jest równoważny do teorii Hawkinga”.

Podobnie jak w przypadku pierwszego eksperymentu wyniki muszą zostać zweryfikowane. Oba pokazują jednak, że jesteśmy coraz bliżej potwierdzenia, lub zaprzeczenia, istnienia promieniowania Hawkinga. Jeśli zostanie ono potwierdzone fizyk może zostać nagrodzony Noblem za swoją wieloletnią pracę na temat czarnych dziur.