Uvreženo je mišljenje da ništa ne može pobeći gravitacionom polju crnih rupa. To je uglavnom tačno, ali fizičari još od sedamdesetih prošlog veka predviđaju da bi one mogle polako da gube energiju u obliku toplotnog zračenja, poznatog kao Hokingovo zračenje. U novom eksperimentu naučnici su je u laboratoriji oponašali i prvi put posmatrati ključan mehanizam tog procesa – takozvanu povratnu reakciju koja objašnjava kako zračenje crpi energiju iz crne rupe, piše Science Alert. Crne rupe su najčudnije i najekstremnije pojave u svemiru. Toliko su guste da, jednom kad se pređe određena granica, njihovoj gravitacionoj sili više nije moguće umaći. Granica s koje čak ni svetlost ne može pobeći naziva se horizont događaja. Fizičar Stiven Hoking je 1974. prvi pretpostavio da one nisu potpuno crne. Zbog kvantnih učinaka u blizini horizonta događaja, trebalo bi da isijavaju zračenje crnog tela, što dovodi do polaganog isparavanja. Iako je to opšteprihvaćeno, mehanizam prenosa energije sa crne rupe na zračenje ostao je nerazjašnjen.
Glavna prepreka u istraživanju jeste što je neposredno osmatranje Hokingovog zračenja iz stvarnih crnih rupa nemoguće. Očekuje se da je signal toliko slab da se verovatno nikada neće razlikovati od pozadinskog svemirskog zračenja. Zbog toga se fizičari u laboratorijima stvaraju uslove prema istim fizičkim načelima. Jedni od analoga crnih rupa iznenađujuće su jednostavni, poput vrtloga vode, dok drugi koriste ultrahladne Boze-Ajnštajnove kondenzate ili lance atoma. U novom istraživanju, objavljenom u časopisu Nature, koautor studije Ulf Leonhard koristi ultrabrzi laserski puls koji putuje kroz posebno optičko vlakno. Jedan puls menja svojstva vlakna i tako stvara analog horizonta događaja za drugi puls svetlosti.
Dosadašnji ogledi su samo detektovali analog Hokingovog zračenja. Sada su istraživači, međutim, tražili nešto suptilnije – povratnu reakciju koja otkriva kako se energija prenosi sa crne rupe na zračenje. Taj proces se može sporediti s Njutnovim trećim zakonom: ako na koturaljkama gurnete prijatelja, on će se otkotrljati napred, a vi unatrag. Naučnici su tražili upravo taj trzaj unatrag, sićušni pomak u laserskom pulsu koji je stvorio analognu crnu rupu, kao dokaz da je ona izgubila energiju emitovanjem zračenja. Tim predvođen Lorencom Prokopijom sa Univerziteta u Paderbornu u Nemačkoj je izmerio taj pomak, a rezultat je bio iznenađujući. Ranije se smatralo da Hokingovo zračenje u ovakvim sistemima nastaje kroz složenu kaskadu interakcija. Međutim, novi rezultati upućuju na jedinstven i neposredan proces koji objašnjava i zračenje i povratnu reakciju. „Naš eksperiment i pretpostavka pokazuju da je Hokingovo zračenje rezultat neposrednog procesa”, navode istraživači. „Moguće je da i astrofizičke crne rupe zrače na pođednako jednostavan i direktan način. Ta povratna reakcija detaljno bi, u mikroskopskim uslovima, opisala kako crne rupe isparavaju.”
Iako praćenje istog procesa kod stvarne crne rupe ostaje zasad nemoguće, potvrda ovog mehanizma u drugim vrstama analoga ojačala bi tezu da su naučnici otkrili nešto fundamentalno o samom Hokingovom zračenju. „Ovo pojednostavljuje teorijsko shvatanje i otvara nove mogućnosti za izračunavanje učinka u takvim okolnostima”, istako je Procopio. „Moglo bi, čak, baciti novo svetlo na to kako Hokingovo zračenje nastaje u kontekstu gravitacije.” U konačnici, ovakva otkrića mogla bi pomoći u rešavanju nekih od najvećih zagonetki teorijske fizike, poput informacijskog paradoksa kojim se Hoking bavio sve do svojeg poslednjeg naučnog rada 2018. godine.
(Ilustracija Iceberg San/Pexels)
(Indeks)
