Laboratorijā izveidots melnā cauruma analogs ir sniedzis jaunus netiešus pierādījumus tam, ka šie noslēpumaini kosmiskie objekti izstaro uzlādētu daļiņu gāzes plūsmas, ziņo Science Alert, atsaucoties uz jaunu zinātnisku pētījumu, kas publicēts žurnālā Nature. Fiziķi apgalvo, ka viņu izveidotā melnā cauruma analogam ir temperatūra, kas ir tāda paša nosaukuma starojuma priekšnoteikums, ko prognozēja Stefans Hokings.
Melnie caurumi neko neizstaro. Vai arī tas izstaro?
Saskaņā ar vispārējo relativitāti (GR) nekas nevar izbēgt no melnā cauruma. Viņu gravitācijas spēks ir tik liels, ka pat gaisma, visātrākā lieta Visumā, nespēj attīstīt pietiekamu ātrumu, lai izietu no savas ietekmes. Tādējādi saskaņā ar vispārējo relativitāti melnie caurumi nevar izstarot jebkāda veida elektromagnētisko starojumu.
Neskatoties uz to, Hokinga 1974. gada teorija ierosināja, ka, ja jautājumam tiktu pievienoti kvantu mehānikas noteikumi, tad melnie caurumi patiešām kaut ko varētu izstarot. Tas ir teorētisks elektromagnētiskā starojuma tips, kas nosaukts pēc paša Hokinga.
Šis hipotētiskais starojums atgādina melna ķermeņa starojumu, ko rada melnā cauruma temperatūra, kas ir apgriezti proporcionāla tā masai. Zinātnieki to vēl nav spējuši atrast tieši. Nesen tika uzņemti pirmie īstie melnā cauruma attēli, tāpēc viss vēl ir priekšā. Neskatoties uz to, fiziķi uzskata, ka šis starojums, ja tāds eksistē, būtu pārāk vājš, lai to atrastu ar mūsu mūsdienu zinātniskajiem instrumentiem.
Izmēģināt ir arī melnā cauruma temperatūru. Melnā cauruma ar Saules masu temperatūra būs tikai 60 nanokelvinu. Kosmiskais mikroviļņu fona starojums, ko tas absorbēs, būs daudz lielāks nekā Hjūkinga starojums, ko tas izstaros. Turklāt, jo lielāks ir melnais caurums, jo zemāka būs tā temperatūra.
Lai pārbaudītu Hokinga hipotēzi, Izraēlas Tehniskās universitātes fiziķi veica eksperimentu ar tuvāko melnā cauruma "analogu", kas līdz šim ir veiksmīgi izveidots laboratorijas apstākļos.
Reklāmas video:
Vai Hokinga starojums ir reāls?
To izgudroja Izraēlas fiziķis Džefs Šteinhouers 2016. gadā, un tas ir aukstā rubīdija atomu Bose kondensāts (atdzesēts līdz gandrīz absolūtam nullei), vienā no reģioniem, kuru atomi pārvietojas virsskaņas ātrumā, bet otrā tie pārvietojas ļoti lēni. Kustībā kondensāts rada tā saukto akustisko melno caurumu, kas gaismas (fotonu) vietā ieslodzot skaņu (fononus). Skaņas kvanti, kas iekļūst šajā apgabalā, šķērso sava veida "akustisko notikumu horizontu", jo viņi to vairs nevar atstāt. Pētot melnā cauruma akustiskā analoga raksturlielumus, eksperti secināja, ka tie ir tuvu teorētiskajiem modeļiem, kas norāda uz Hokinga starojuma klātbūtni.
Pat 2016. gada eksperimenta laikā Šteinhouers un viņa kolēģi spēja parādīt, ka sava melnā cauruma analoga akustisko notikumu horizonta apgabalā var rasties sapinušies fononu pāri, no kuriem vienu no tā atgrūž kosmosā lēnām plūstoša Bose kondensāta atomi, faktiski radot Hawking starojuma efektu. Tajā pašā laikā citu pāra fononu var absorbēt melnā cauruma analogs ātrgaitas kondensāta dēļ.
Jāatzīmē, ka šī gada sākumā cita Izraēlas fiziķu grupa no Veizmana institūta Ulfa Leonharda vadībā izveidoja savu melnā cauruma analogu, kurā kā pamats notikuma horizontam tika izmantota optiskās šķiedras tehnoloģija. Tad zinātnieki līdzīgu novēroto rezultātu uzskatīja par statistisku anomāliju. Tomēr jauns Šteinhauera grupas eksperiments pierādīja, ka tas tā nav. Jaunā eksperimenta rezultāts vēlreiz parādīja, ka vienu fotonu var izmest hipotētiskā telpā, bet otru var absorbēt hipotētisks melnais caurums. Leonhards jau ir komentējis Steinhower grupas panākumus:
Pieaug pierādījumi, ka Hokingam bija taisnība, bet šī jaunā metode analogā melnā cauruma temperatūras noteikšanai varētu palīdzēt iegūt dziļāku izpratni par melnā cauruma termodinamiku.
Nikolajs Khizhnyak