Изследователи от Университета Сейнт Андрюс, Шотландия, твърдят, че са намерили начин да симулират хоризонт на събитията на черна дупка - не чрез нова космическа техника за наблюдение и не от висококомпютърен суперкомпютър ... а в лабораторията. С помощта на лазери, дължина на оптичното влакно и в зависимост от някои причудливи квантови механики, може да се създаде „сингулярност“, за да се промени дължината на вълната на лазер, синтезирайки ефектите на хоризонта на събитията. Ако този експеримент може да доведе до хоризонт на събитията, теоретичният феномен на Хокинг радиация може да бъде тестван, може би ще даде на Стивън Хокинг най-добрият шанс досега да спечели Нобеловата награда.
И така, как да създадете черна дупка? В Космоса черните дупки се създават от колапса на масивни звезди. Масата на звездата се срива до една точка (след изчерпване на горивото и преминаване на свръхнова) поради масивните гравитационни сили, действащи върху тялото. Ако звездата надвишава определена „граница“ на масата (т.е. Чандрасехар лимит - максимум, при който масата на звездата не може да поддържа нейната структура срещу гравитацията), тя ще се срине в дискретна точка (сингулярност). Пространството-времето ще бъде толкова изкривено, че цялата местна енергия (има значение и радиация) ще попадне в сингулярността. Разстоянието от сингулярността, при което дори светлината не може да избяга от гравитационното дърпане, е известно като хоризонт на събитията, Сблъсъците с високоенергийни частици от космически лъчи, въздействащи върху горната атмосфера, могат да създадат микро-черни дупки (MBHs). Големият адронен сблъсък (в ЦЕРН, близо до Женева, Швейцария) може също да е в състояние да произвежда сблъсъци, достатъчно енергични, за да създава MBH. Интересно е, че ако LHC може да произвежда MBH, теорията на Стивън Хокинг за „Хокинг радиация“ може да бъде доказана, ако създадените MBH почти веднага се изпарят.
Хокинг прогнозира, че черните дупки излъчват радиация. Тази теория е парадоксална, тъй като никоя радиация не може да избяга от хоризонта на събитията на черна дупка. Хокинг обаче теоретизира, че поради странност в квантовата динамика, черни дупки мога произвеждат радиация.
Казано много просто, Вселената позволява да се създават частици във вакуум, като „заемат” енергия от заобикалящата ги среда. За да запази енергийния баланс, частицата и нейната анти-частица могат да живеят само за кратко време, връщайки заетата енергия много бързо, като се унищожат една с друга. Докато изскачат и съществуват в рамките на квантово време, те се считат за „виртуални частици“. Създаването до унищожаване има нетна нулева енергия.
Ситуацията обаче се променя, ако тази двойка частици се генерира на или близо до хоризонт на събитието на черна дупка. Ако една от виртуалната двойка попадне в черната дупка и партньорът й се изхвърли далеч от хоризонта на събитията, те не могат да унищожат. И двете виртуални частици ще станат „истински“, което ще позволи на избягалата частица да носи енергия и маса далеч от черната дупка (прихваната частица може да се счита за отрицателна маса, като по този начин се намалява масата на черната дупка). Ето как радиацията на Хокинг предсказва „изпаряване“ на черните дупки, тъй като масата се губи от този квантов измисъл на хоризонта на събитията. Хокинг прогнозира, че черните дупки постепенно ще се изпаряват и изчезват, плюс този ефект ще бъде най-показателен за малките черни дупки и MBH.
И така ... обратно в нашата лаборатория в Сейнт Андрюс ...
Проф. Улф Леонхард се надява да създаде условията на хоризонта на събитията в черна дупка, като използва лазерни импулси, вероятно създавайки първия директен експеримент за тестване на радиацията на Хокинг. Леонхард е експерт в „квантовите катастрофи“, моментът, в който вълновата физика се разрушава, създавайки сингулярност. На неотдавнашната среща „Космологията среща кондензирана материя“ в Лондон, екипът на Леонхард обяви метода си за симулиране на един от ключовите компоненти на средата на хоризонта на събитията.
Светлината пътува през материали с различна скорост, в зависимост от техните вълнови свойства. Групата на Сейнт Андрюс използва два лазерни лъча, един бавен, един бърз. Първо, бавно разпространяващият се импулс се задейства надолу по оптичното влакно, последвано от по-бърз импулс. По-бързият импулс трябва да „наваксва“ по-бавния импулс. Въпреки това, докато бавният импулс преминава през средата, той променя оптичните свойства на влакното, причинявайки бързият импулс да се забави в хода си. Това се случва със светлината, докато се опитва да избяга от хоризонта на събитията - тя се забавя толкова много, че става „хваната в капан“.
“По теоретични изчисления показваме, че подобна система е способна да изследва квантовите ефекти на хоризонтите, по-специално радиацията на Хокинг. " - От предстояща книга от групата на Сейнт Андрюс.
Ефектите, които два лазерни импулса имат върху друго, за да имитират физиката в хоризонт на събитията, звучат странно, но това ново проучване може да ни помогне да разберем дали MBH се генерират в LHC и може да тласне Стивън Хокинг малко по-близо до заслужената Нобелова награда.
Източник: Telegraph.co.uk
