Leta 1974 je Stephen Hawking izdelal eno svojih najbolj znanih napovedi: črne luknje sčasoma v celoti izhlapijo.
Po Hawkingovi teoriji črne luknje niso popolnoma "črne", ampak dejansko oddajajo delce. To je sevanje, verjel Hawking, lahko sčasoma odcepi dovolj energije in mase stran od črnih lukenj, da bodo izginile. Za to teorijo velja, da je resnična, vendar je bilo nekoč domnevno skoraj nemogoče dokazati.
Fiziki pa so prvič pokazali to neuporabno Hawkingovo sevanje - vsaj v laboratoriju. Čeprav je Hawkingova sevanja preveč šibka, da bi jih v vesolju zaznali naši sedanji instrumenti, so fiziki to sevanje zdaj videli v analogu črne luknje, ustvarjenem z zvočnimi valovi in nekaterimi najbolj mrzlimi, najčudnejšimi snovmi v vesolju.
Pari delcev
Črne luknje izvajajo tako neverjetno močno gravitacijsko silo, da niti fotonu, ki potuje s svetlobno hitrostjo, ni mogel uiti. Medtem ko na splošno velja, da je vakuum prostora prazen kot prazen, negotovost kvantne mehanike narekuje, da se vakuum namesto navideznih delcev, ki v parih snovi in antimaterije preletavajo in ne obstajajo. (Delci antimaterije imajo enako maso kot njihovi snovi, vendar nasprotno električni naboj.)
Običajno po tem, ko se pojavi par virtualnih delcev, se takoj uničijo. Poleg črne luknje pa ekstremne sile težnosti namesto tega potegnejo delce narazen, pri čemer en delček absorbira črna luknja, ko drugi strelja v vesolje. Absorbirani delci imajo negativno energijo, kar zmanjšuje energijo in maso črne luknje. Zaužijte dovolj teh virtualnih delcev in črna luknja sčasoma izhlapi. Delček, ki pobegne, postane znan kot Hawkingova sevanja.
To sevanje je dovolj šibko, da ga trenutno ni mogoče opazovati v vesolju, a fiziki so si zamislili zelo kreativne načine za merjenje v laboratoriju.
Obzorje dogodkov slapov
Fizik Jeff Steinhauer in njegovi sodelavci Tehnološkega - Izraelskega tehnološkega inštituta v Haifi so za modeliranje prireditvenega obzorja črne luknje, nevidne meje, preko katere nič ne more uiti, uporabili izjemno hladen plin, imenovan kondenzat Bose-Einsteina. V pretočni tok tega plina so postavili pečino in ustvarili "slap" plina; ko je plin tekel nad slapom, je pretvoril dovolj potencialne energije v kinetično energijo, da je tekel hitreje od hitrosti zvoka.
Namesto snovi in delcev antimaterije so v pretoku plina uporabili par fononov ali kvantnih zvočnih valov. Fonon na počasni strani bi lahko potoval proti toku plina, stran od slapa, medtem ko fonon na hitri strani ne bi mogel, ujet v "črno luknjo" nadzvočnega plina.
"Kot bi poskušali plavati proti toku, ki je šel hitreje, kot bi lahko plaval," je Steinhauer povedal Live Science. "Počutili bi se, kot da greste naprej, vendar ste se resnično vračali nazaj. In to je analogno fotonu v črni luknji, ki poskuša izstopiti iz črne luknje, a ga gravitacija potegne na napačen način."
Hawking je predvideval, da bo sevanje oddanih delcev v neprekinjenem spektru valovnih dolžin in energij. Povedal je še, da bi jo lahko opisali z eno samo temperaturo, ki je odvisna le od mase črne luknje. Nedavni poskus je obe napovedi potrdil v sončni črni luknji.
"Ti poskusi so turneja," je za Live Science povedal Renaud Parentani, teoretični fizik iz Laboratoire de Physique Théorique z univerze Pariz-Sud. Parentani preučuje tudi analogne črne luknje, vendar s teoretičnega vidika; v novo raziskavo ni bil vključen. "To je zelo natančen eksperiment. Z eksperimentalne strani je Jeff v tem trenutku res vodilni strokovnjak za uporabo hladnih atomov za preizkušanje fizike črnih lukenj."
Parentani pa je poudaril, da je ta študija "korak v dolgem procesu." Zlasti ta študija ni pokazala, da so fononski pari korelirani na kvantni ravni, kar je še en pomemben vidik Hawkingovih napovedi.
"Zgodba se bo nadaljevala," je dejal Parentani. "Ni še konec."
