Czy Hawking miał rację? Odpowiedzi dostarczają sztuczne czarne dziury

Na łamach Physical Review Letters ukazał się opis dokonań naukowców z Louisiana State University, którzy stworzyli sztuczny horyzont zdarzeń, aby przetestować jedną z teorii, o których mówił Stephen Hawking.

Pojęcie horyzontu zdarzeń odnosi się do natury czarnych dziur, które generują tak potężne przyciąganie grawitacyjne, że nie może przed nim uciec nawet światło. Granica, za którą ta „ucieczka” przestaje być możliwa jest określana mianem horyzontu zdarzeń.

Czytaj też: Stephen Hawking pozostawił po sobie tablicę z zapiskami. Po ponad 40 latach pokazano ją publicznie

Niemal 50 lat temu Stephen Hawking zaproponował, że – uwzględniając efekty kwantowe – czarna dziura emituje promieniowanie, tak jakby była obiektem stopniowo tracącym masę i pozostawiała coś, co określa się mianem promieniowania Hawkinga. Słynny naukowiec stwierdził też, że emitowane promieniowanie jest w sposób kwantowo-mechaniczny uwikłane we wnętrzności samej czarnej dziury. To właśnie splątanie stanowi kwantową sygnaturę promieniowania Hawkinga.

Hawking mówił o promieniowaniu czarnych dziur niemal 50 lat temu

Niestety udowodnienie słów naukowca jest utrudnione, ponieważ słabe promieniowanie Hawkinga jest przyćmione przez inne źródła występujące we wszechświecie. Być może istnieje jednak inny sposób na zebranie dowodów w tej sprawie. W latach 80. William Unruh ogłosił, iż spontaniczne powstawanie splątanych cząstek Hawkinga zachodzi w każdym układzie, który może posiadać efektywny horyzont zdarzeń. W związku z tym zaczęto tworzyć takowe w warunkach laboratoryjnych.

Stymulowane i spontanicznie generowane promieniowanie Hawkinga zostało niedawno zaobserwowane w ramach kilku eksperymentów, ale pomiar splątania okazał się bardziej utrudniony. Wynikało to oczywiście z nieuchwytnej natury i delikatnego charakteru promieniowania.

Czytaj też: To wcale nie czarna dziura. W HR 6819 jest „wampirzy” układ podwójny gwiazd

Promieniowanie Hawkinga jest jednym z najbogatszych zjawisk fizycznych łączących pozornie niepowiązane dziedziny fizyki od teorii kwantów po termodynamikę i względność. Sztuczne czarne dziury dodały temu zjawisku dodatkowego smaku, dając nam jednocześnie ekscytującą możliwość przetestowania go w laboratorium. Nasza szczegółowa analiza pozwala nam badać nowe cechy promieniowania Hawkinga, pomagając nam lepiej zrozumieć podobieństwa i różnice między astrofizycznymi i analogowymi czarnymi dziurami.

Dimitrios Kranas, Louisiana State University