09:11 22 Marzec 2019
Czarna dziura

Wokół czarnych dziur: udowodniono istnienie promieniowania Hawkinga

© REUTERS / NASA
Świat
Krótki link
0 57

Fizycy z Meksyku i Izraela po raz pierwszy udowodnili istnienie promieniowania Hawkinga przy pomocy ultrakrótkich impulsów laserowych i fotonicznego włókna krystalicznego. Stworzyli analogię horyzontu zdarzeń czarnej dziury i wyodrębnili wygenerowane przez niego strumienie cząsteczek.

Artykuł na ten temat opublikowano w czasopiśmie „Physical Review Letters”.

Promieniowanie Hawkinga to strumień cząstek generowanych w pobliżu horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Siły pływowe generowane przez pole grawitacyjne przyczyniają się do transformacji fluktuacji kwantowych (cząstek wirtualnych) w pary cząstka-antycząstka. Jedna z tych cząstek, która z punktu widzenia zewnętrznego obserwatora posiada „energię ujemną", znajduje się poza horyzontem zdarzeń, tak że druga cząstka jest w stanie opuścić pole grawitacyjne. Prawo zachowania energii wymaga zmniejszenia masy czarnej dziury, to znaczy ma miejsce odparowanie.

W tej chwili nie można potwierdzić istnienia promieniowania Hawkinga za pomocą prawdziwej czarnej dziury, ale fizycy próbują budować modele fizyczne, które pod pewnymi względami będą przypominać horyzont zdarzeń. Proces, którzy przypomina promieniowanie Hawkinga, próbowano osiągnąć przy pomocy kondensacji Bosego-Einsteina, naddźwiękowych strumieni cieczy, fal powierzchniowych lub śladów dielektrycznych. Jednak wyniki uzyskane podczas tych eksperymentów okazały się na razie niezadowalające. Na przykład w pracy na temat modelowania promieniowania Hawkinga za pomocą ultrakrótkich impulsów laserowych, opublikowanej w 2010 roku, naukowcom nie udało się stworzyć analogu horyzontu zdarzeń.

W nowym badaniu naukowcy byli w stanie stworzyć analogię promieniowania Hawkinga za pomocą ultrakrótkich impulsów laserowych poruszających się w światłowodzie fotonicznym. Takie impulsy tworzą poruszające się razem z nimi wahania współczynnika załamania w substancji pod wpływem zjawiska Kerra. W układzie doświadczalnym impuls trwający osiem femtosekund w małym obszarze kryształu zwiększył współczynnik załamania, zmniejszając swoją prędkość i prędkość kolejnego impulsu świetlnego, dla którego w ten sposób powstaje pozorny horyzont zdarzeń.

Strumień światła symulujący fluktuacje kwantowe w horyzoncie zdarzeń składał się z par fotonów w podczerwonych i ultrafioletowych obszarach widmowych. Prędkość fotonów w podczerwieni była wyższa niż prędkość wzrastającego współczynnika załamania impulsu, w rezultacie z powodu efektu Dopplera doszło do przesunięcia ku fioletowi, a fotony ultrafioletowe, poruszające się wolniej, przesunęły się ku czerwieni. Wyniki eksperymentu wykazały, że przy wiązce światła o długości fali 1450 nanometrów w modelu rejestrowany jest nadmiar fotonów ultrafioletowych (długość fali 231 nanometrów), co — zgodnie z teoretyczną prognozą — odpowiada „negatywnemu” składnikowi promieniowania Hawkinga.

Zobacz również:

Ustalono wymiary czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej
Wewnątrz czarnych dziur odkryto „portal” do innego czasu i przestrzeni
NASA nie chce wiedzieć, skąd się wzięła dziura w „Sojuzie"?
Tagi:
fizyka, promieniowanie Hawkinga, czarna dziura, nauka, kosmos, ciekawostki
Standardy społecznościDyskusja
Komentarz przez FacebookKomentarz przez Sputnik
  • Komentarz