Šotimaa St. Andrewsi ülikooli teadlased väidavad, et on leidnud viisi musta augu sündmushorisondi simuleerimiseks - mitte uue kosmilise vaatlustehnika abil ja mitte suure võimsusega superarvuti abil ..., vaid laboris. Kasutades lasereid, optilise kiu pikkust ja sõltuvalt veidrast kvantmehaanikast, võib laseri lainepikkuse muutmiseks luua singulaarsuse, sünteesides sündmushorisondi mõju. Kui see katse võib anda sündmuste horisondi, võib katsetada Hawkingi kiirguse teoreetilist nähtust, andes võib-olla Stephen Hawkingile parima võimaluse Nobeli preemia võita.
Niisiis, kuidas luua must auk? Kosmoses tekitavad massiivsete tähtede kokkuvarisemisel mustad augud. Tähe mass variseb kehale mõjuvate massiivsete gravitatsioonijõudude tõttu ühe punkti alla (pärast kütuse otsa ja supernoova läbimist). Kui täht ületab teatud massipiiri (st Chandrasekhari limiit - kui tähe mass ei suuda selle struktuuri gravitatsiooni suhtes toetada), kukub see diskreetseks punktiks (singulaarsus). Ruumiaeg on nii väändunud, et kogu kohalik energia (mateeria) ja kiirgus) langeb ainsusesse. Kaugust ainsusest, mille korral isegi valgus ei pääse gravitatsioonitõmbest, nimetatakse sündmuste horisont. Ülemist atmosfääri mõjutavad kosmiliste kiirte suure energiaga osakeste kokkupõrked võivad tekitada mikromusta mustad augud (MBH). Suur hadronikolonder (CERNis, Genfi lähedal Šveitsis) võib samuti olla võimeline tekitama kokkupõrkeid, mis on piisavalt energilised, et tekitada MBH-sid. Huvitav on see, et kui LHC suudab toota MBH-sid, võib Stephen Hawkingi teooria "Hawkingi radiatsiooni" kohta tõestada, kui loodud MBH-d peaaegu koheselt aurustuvad.
Hawking ennustab, et mustad augud kiirgavad kiirgust. See teooria on paradoksaalne, kuna ükski kiirgus ei pääse musta augu sündmushorisondist. Hawking aga teoreerib, et kvantdünaamika keerutamise tõttu on mustad augud saab tekitama kiirgust.
Lihtsustatult öeldes: Universum võimaldab osakeste loomist vaakumis, “laenates” energiat nende ümbrusest. Energiabilansi säilitamiseks võivad osakesed ja nende antiosakesed elada vaid lühikest aega, tagastades laenatud energia üksteisele hävitamise kaudu väga kiiresti. Niikaua kui nad hüppavad kvantiteedi piires sisse ja välja, loetakse neid “virtuaalseteks osakesteks”. Hävitamiseks loodud loomulik energia on null.
Olukord aga muutub, kui see osakeste paar luuakse musta augu sündmushorisondil või selle läheduses. Kui üks virtuaalsest paarist satub musta auku ja tema partner visatakse sündmuse horisondi alt eemale, ei saa nad hävitada. Mõlemad virtuaalsed osakesed muutuvad „tõelisteks”, võimaldades põgeneval osakesel energiat ja massi mustast august välja viia (kinni jäänud osakese mass võib olla negatiivne, vähendades sellega musta augu massi). Nii ennustab Hawkingi kiirgus mustade aukude “aurustumist”, kuna sündmushorisondil kaob mass sellele kvantvoorusele. Hawking ennustab, et mustad augud järk-järgult aurustuvad ja kaovad, lisaks on see efekt kõige silmatorkavam väikeste mustade aukude ja MBH-de puhul.
Niisiis ... tagasi meie St. Andrewsi laborisse ...
Prof Ulf Leonhardt loodab laserimpulsside abil luua musta augu sündmuste horisondi tingimused, luues võimaluse korral esimese otsese eksperimendi Hawkingi kiirguse testimiseks. Leonhardt on „kvantkatastroofide” ekspert - punkt, kus lainefüüsika laguneb, luues singulaarsuse. Hiljutisel Londonis toimunud kohtumisel „Cosmology Meets Condensed Matter“ teatas Leonhardti meeskond oma meetodist sündmushorisondi keskkonna põhikomponentide simuleerimiseks.
Valgus läbib materjale erineva kiirusega, sõltuvalt nende laineomadustest. St. Andrewsi grupp kasutab kahte laserkiirt, üks aeglane, teine kiire. Esiteks lastakse optilisest kiust alla aeglane leviv impulss, millele järgneb kiirem impulss. Kiirem pulss peaks aeglasema pulsiga järele jõudma. Kuna aeglane impulss läbib keskkonda, muudab see kiudude optilisi omadusi, põhjustades kiire impulsi aeglustumist. Nii juhtubki valgusega, kui see üritab põgeneda sündmushorisondilt - seda aeglustatakse nii palju, et see jääb lõksu.
“Näitame teoreetiliste arvutuste abil, et selline süsteem on võimeline tuvastama horisondi, eriti Hawkingi kiirguse kvantmõjusid. ” - Püha Andrease grupi peatselt ilmuvast artiklist.
Mõju, mis kahel laserimpulssil on üksteisele füüsika jäljendamiseks sündmushorisondi piires, kõlab kummaliselt, kuid see uus uuring võib aidata meil mõista, kas MHH-sid luuakse LHC-des, ja see võib Stephen Hawkingit pisut lähemale teenitud Nobeli preemiale suunata.
Allikas: Telegraph.co.uk
