Istraživači sa Sveučilišta St. Andrews u Škotskoj, tvrde da su pronašli način da simuliraju horizont događaja crne rupe - ne pomoću nove kozmičke tehnike promatranja i ne pomoću superračunala s velikim napajanjem ... već u laboratoriju. Korištenjem lasera, duljine optičkih vlakana i ovisno o nekim bizarnim kvantnim mehanizmima, može se stvoriti „posebnost“ za promjenu valne duljine lasera, sintetizirajući učinke horizonta događaja. Ako ovaj eksperiment može stvoriti horizont događaja, može se testirati teoretski fenomen Hawking zračenja, što možda daje najboljoj šansi Stephenu Hawkingu za osvajanje Nobelove nagrade.
Pa kako stvoriti crnu rupu? U kozmosu crne rupe nastaju padom masivnih zvijezda. Masa zvijezde se srušava do jedne točke (nakon što je nestalo goriva i podvrgnula se supernovi) zbog ogromnih gravitacijskih sila koje djeluju na tijelo. Ako zvijezda premašuje određenu "granicu mase" (tj Granica Chandrasekhar - maksimum kada masa zvijezde ne može poduprijeti svoju strukturu protiv gravitacije) srušit će se u diskretnu točku (singularnost). Prostor-vrijeme će biti toliko izobličen da će sva lokalna energija (materija) i zračenje) će pasti u singularnost. Udaljenost od singularnosti na kojoj čak ni svjetlost ne može pobjeći od gravitacijskog povlačenja poznata je kao " horizont događaja, Sudari čestica velike energije kozmičkim zrakama koje utječu na gornju atmosferu mogu stvoriti mikro crne rupe (MBH). Veliki hadronski sudarač (u CERN-u, u blizini Ženeve, Švicarska) također bi mogao proizvesti sudare dovoljno energične za stvaranje MBH-a. Zanimljivo je da ako LHC može proizvesti MBH, teorija Stephena Hawkinga o "sokolovom zračenju" može se dokazati u slučaju da nastali MBH gotovo trenutno ispariju.
Hawking predviđa da crne rupe emitiraju zračenje. Ta je teorija paradoksalna jer nijedno zračenje ne može pobjeći od horizonta crne rupe. Međutim, Hawking teoretizira da su zbog kvare u kvantnoj dinamici nastale crne rupe limenka proizvode zračenje.
Jednostavno rečeno, Svemir omogućuje stvaranje čestica unutar vakuuma, "posuđujući" energiju iz svoje okoline. Da bi se sačuvala energetska ravnoteža, čestica i njena antičestica mogu živjeti samo kratko vrijeme, vrlo brzo vraćaju posuđenu energiju uništavanjem jedna s drugom. Sve dok oni iskaču i izlaze iz kvantnog vremenskog ograničenja, oni se smatraju "virtualnim česticama". Stvaranje do uništenja ima neto nultu energiju.
Međutim, situacija se mijenja ako se taj par čestica generira na ili blizu događaja crne rupe. Ako jedan virtualni par padne u crnu rupu, a njegov partner se izbaci izvan horizonta događaja, oni se ne mogu uništiti. Obje virtualne čestice postat će „stvarne“, omogućavajući bježećoj čestici da nosi energiju i masu dalje od crne rupe (može se smatrati da zarobljena čestica ima negativnu masu, smanjujući na taj način masu crne rupe). Ovako Hawkingovo zračenje predviđa "isparavanje" crnih rupa, jer se masa gubi na ovom kvantnom kvaru na horizontu događaja. Hawking predviđa da će crne rupe postepeno isparavati i nestajati, a taj će učinak biti najistaknutiji za male crne rupe i MBH.
Dakle ... natrag u naš St. Andrews laboratorij ...
Profesor Ulf Leonhardt nada se da će pomoću laserskih impulsa stvoriti uvjete horizonta događaja crne rupe, moguće kreirajući prvi izravni eksperiment za testiranje Hawkingova zračenja. Leonhardt je stručnjak za "kvantne katastrofe", točku u kojoj se fizika valova raspada, stvarajući jedinstvenost. Na nedavnom sastanku „Kozmologija susreće kondenziranu materiju“ u Londonu, Leonhardtov tim objavio je svoju metodu za simulaciju jedne od ključnih komponenti okruženja događaja.
Svjetlost putuje kroz materijale različitim brzinama, ovisno o njihovim valnim svojstvima. Grupa St. Andrews koristi dvije laserske zrake, jednu sporu, jednu brzu. Prvo, optička vlakna pada sporim širenjem impulsa, nakon čega slijedi brži puls. Brži impuls trebao bi "nadoknaditi" sporiji puls. Međutim, kako spor impuls prolazi kroz medij, on mijenja optička svojstva vlakana, uzrokujući usporavanje brzog impulsa. To se događa sa svjetlom dok pokušava pobjeći iz horizonta događaja - usporava se toliko da postaje „zarobljena“.
“Teoretskim proračunima pokazujemo da je takav sustav sposoban sondirati kvantne učinke horizonta, posebno Hawkingovo zračenje„. - Iz sljedećeg rada grupe St. Andrews.
Učinci koje dva laserska impulsa imaju na druge da oponašaju fiziku unutar horizonta događaja zvuče čudno, ali ova nova studija može nam pomoći da shvatimo nastaju li MBH u LHC-ima i može gurnuti Stephena Hawkinga malo bliže zasluženoj Nobelovoj nagradi.
Izvor: Telegraph.co.uk
