Skotijas Sentandrjūsa universitātes pētnieki apgalvo, ka ir atraduši veidu, kā imitēt melnā cauruma notikumu horizontu - nevis ar jaunu kosmisko novērojumu paņēmienu un nevis ar lieljaudas superdatoru…, bet gan laboratorijā. Izmantojot lāzerus, optiskās šķiedras garumu un atkarībā no dīvainas kvantu mehānikas, var izveidot “singularitāti”, lai mainītu lāzera viļņa garumu, sintezējot notikuma horizonta sekas. Ja šis eksperiments var radīt notikumu horizontu, var tikt pārbaudīta Hjūkinga radiācijas teorētiskā parādība, iespējams, dodot Stefenam Hokingam vislabākās iespējas uzvarēt Nobela prēmiju.
Tātad, kā jūs izveidojat melno caurumu? Kosmosā melnos caurumus rada masīvu zvaigžņu sabrukums. Zvaigžņu masa sabrūk uz leju līdz vienam punktam (pēc tam, kad izbeidzas degviela un tiek veikta supernova), masveida gravitācijas spēku ietekmē uz ķermeni. Ja zvaigzne pārsniedz noteiktu masas "robežu" (t.i. Chandrasekhar limits - maksimums, pie kura zvaigznes masa nevar balstīt tās struktūru pret gravitāciju), tā sabruks diskrētā punktā (singularitāte). Laiks-laiks būs tik sagrozīts, ka visa vietējā enerģija (matērija) un starojums) iekritīs singularitātē. Attālums no singularitātes, kurā pat gaisma nevar izkļūt no gravitācijas pull, ir pazīstams kā notikumu horizonts. Kosmisko staru sadursmēs ar augstu enerģijas daudzumu daļiņās, kas ietekmē atmosfēras augšējo daļu, var veidoties mikrotīkla caurumi (MBH). Lielais hadronu sadursme (CERN, netālu no Ženēvas, Šveice) var būt arī spējīga radīt pietiekami enerģētiskas sadursmes, lai izveidotu MBH. Interesanti, ka, ja LHC var radīt MBH, tad Stefana Hokinga teorija par “Hokinga radiāciju” var tikt pierādīta, ja radītie MBH iztvaiko gandrīz acumirklī.
Hawking prognozē, ka melnie caurumi izstaro starojumu. Šī teorija ir paradoksāla, jo neviens starojums nevar izbēgt no melnā cauruma notikumu horizonta. Tomēr Hokings teoretizē, ka kvantu dinamikas dīvainības dēļ ir melnie caurumi var radīt starojumu.
Vienkārši sakot, Visums ļauj daļiņas radīt vakuumā, “aizņemoties” enerģiju no apkārtnes. Lai saglabātu enerģijas bilanci, daļiņa un tās daļiņas var dzīvot tikai īsu laiku, ļoti ātri atdodot aizņemto enerģiju, iznīcinot viena otru. Tik ilgi, kamēr tie parādās un neeksistē kvantu termiņā, tos uzskata par “virtuālām daļiņām”. Iznīcināšanai ir tīra nulles enerģija.
Tomēr situācija mainās, ja šis daļiņu pāris tiek ģenerēts melnā cauruma notikumu horizontā vai tā tuvumā. Ja kāds no virtuālajiem pāriem iekrīt melnajā caurumā un tā partneris tiek izstumts prom no notikuma horizonta, viņi nevar iznīcināt. Abas virtuālās daļiņas kļūs par “reālām”, ļaujot izbēgušajai daļiņai pārvadāt enerģiju un masu prom no melnā cauruma (var uzskatīt, ka notvertai daļiņai ir negatīva masa, tādējādi samazinot melnā cauruma masu). Tieši šādi Hokinga starojums prognozē melno caurumu “iztvaikošanu”, jo notikuma horizontā masa tiek zaudēta šai kvantu ķēdei. Hokings prognozē, ka melnie caurumi pakāpeniski iztvaikos un izzudīs, turklāt šis efekts būs visizteiktākais mazajiem melnajiem caurumiem un MBH.
Tātad ... atpakaļ uz mūsu Sentdžordžesas laboratoriju ...
Prof Ulfs Leonhards cer radīt apstākļus melnā cauruma notikumu horizontam, izmantojot lāzera impulsus, iespējams, izveidojot pirmo tiešo eksperimentu Hokinga starojuma pārbaudei. Leonhards ir “kvantu katastrofu” eksperts - punkts, kurā viļņu fizika sabojājas, radot singularitāti. Nesenā Londonā notikušajā sanāksmē “Cosmology Meets Condensed Matter” Leonhardt komanda paziņoja par savu metodi, lai modelētu vienu no galvenajiem notikumu horizonta vides komponentiem.
Gaisma pārvietojas pa materiāliem ar dažādu ātrumu, atkarībā no to viļņu īpašībām. Andreja grupa izmanto divus lāzera starus, viens lēns, otrs ātrs. Vispirms lēni izplatās impulss tiek atlaists pa optisko šķiedru, kam seko ātrāks impulss. Ātrākam pulsam vajadzētu “panākt” lēnāku pulsu. Tā kā lēnais impulss iziet caur barotni, tas maina šķiedras optiskās īpašības, izraisot ātru impulsa palēnināšanos. Tas notiek ar gaismu, mēģinot aizbēgt no notikuma horizonta - tas tiek tik ļoti palēnināts, ka kļūst “iesprostots”.
“Ar teorētiskiem aprēķiniem mēs parādām, ka šāda sistēma spēj pārbaudīt horizontu, it īpaši Hokinga starojuma, kvantu iedarbību. ” - No gaidāmā Sentdžordžesas grupas darba.
Divu lāzera impulsu ietekme uz otru, lai imitētu fiziku notikumu horizontā, izklausās dīvaini, taču šis jaunais pētījums var mums palīdzēt saprast, vai MHB tiek ģenerēti LHC, un tas var nedaudz virzīt Stefanu Hokingu uz pelnīto Nobela prēmiju.
Avots: Telegraph.co.uk
