Уврежено је мишљење да ништа не може побећи гравитационом пољу црних рупа. То је углавном тачно, али физичари још од седамдесетих прошлог века предвиђају да би оне могле полако да губе енергију у облику топлотног зрачења, познатог као Хокингово зрачење. У новом експерименту научници су је у лабораторији опонашали и први пут посматрати кључан механизам тог процеса – такозвану повратну реакцију која објашњава како зрачење црпи енергију из црне рупе, пише Science Alert. Црне рупе су најчудније и најекстремније појаве у свемиру. Толико су густе да, једном кад се пређе одређена граница, њиховој гравитационој сили више није могуће умаћи. Граница с које чак ни светлост не може побећи назива се хоризонт догађаја. Физичар Стивен Хокинг је 1974. први претпоставио да оне нису потпуно црне. Због квантних учинака у близини хоризонта догађаја, требало би да исијавају зрачење црног тела, што доводи до полаганог испаравања. Иако је то општеприхваћено, механизам преноса енергије са црне рупе на зрачење остао је неразјашњен.
Главна препрека у истраживању јесте што је непосредно осматрање Хокинговог зрачења из стварних црних рупа немогуће. Очекује се да је сигнал толико слаб да се вероватно никада неће разликовати од позадинског свемирског зрачења. Због тога се физичари у лабораторијима стварају услове према истим физичким начелима. Једни од аналога црних рупа изненађујуће су једноставни, попут вртлога воде, док други користе ултрахладне Бозе-Ајнштајнове кондензате или ланце атома. У новом истраживању, објављеном у часопису Naturе, коаутор студије Улф Леонхард користи ултрабрзи ласерски пулс који путује кроз посебно оптичко влакно. Један пулс мења својства влакна и тако ствара аналог хоризонта догађаја за други пулс светлости.
Досадашњи огледи су само детектовали аналог Хокинговог зрачења. Сада су истраживачи, међутим, тражили нешто суптилније – повратну реакцију која открива како се енергија преноси са црне рупе на зрачење. Тај процес се може споредити с Њутновим трећим законом: ако на котураљкама гурнете пријатеља, он ће се откотрљати напред, а ви унатраг. Научници су тражили управо тај трзај унатраг, сићушни помак у ласерском пулсу који је створио аналогну црну рупу, као доказ да је она изгубила енергију емитовањем зрачења. Тим предвођен Лоренцом Прокопијом са Универзитета у Падерборну у Немачкој је измерио тај помак, а резултат је био изненађујући. Раније се сматрало да Хокингово зрачење у оваквим системима настаје кроз сложену каскаду интеракција. Међутим, нови резултати упућују на јединствен и непосредан процес који објашњава и зрачење и повратну реакцију. „Наш експеримент и претпоставка показују да је Хокингово зрачење резултат непосредног процеса”, наводе истраживачи. „Могуће је да и астрофизичке црне рупе зраче на пођеднако једноставан и директан начин. Та повратна реакција детаљно би, у микроскопским условима, описала како црне рупе испаравају.”
Иако праћење истог процеса код стварне црне рупе остаје засад немогуће, потврда овог механизма у другим врстама аналога ојачала би тезу да су научници открили нешто фундаментално о самом Хокинговом зрачењу. „Ово поједностављује теоријско схватање и отвара нове могућности за израчунавање учинка у таквим околностима”, истако је Процопио. „Могло би, чак, бацити ново светло на то како Хокингово зрачење настаје у контексту гравитације.” У коначници, оваква открића могла би помоћи у решавању неких од највећих загонетки теоријске физике, попут информацијског парадокса којим се Хокинг бавио све до својег последњег научног рада 2018. године.
(Илустрација Iceberg San/Pexels)
(Индекс)
