Κυριακή, 3 Οκτωβρίου 2010

Εικονικές μαύρες τρύπες μπορούν να αποδείξουν την θεωρία του Hawking

Χιλιάδες υπεραγώγιμες υπερευαίσθητες διατάξεις που μετρούν ασθενή σήματα (SQUIDS), θα μπορούσαν να βοηθήσουν ώστε να αποδειχθεί η θεωρία του Stephen Hawking για την ακτινοβολία των μαύρων οπών, μία θεωρία που περιμένει εδώ και 36 χρόνια την επιβεβαίωση της.


Μια μαύρη τρύπα εμφανίζεται στο κέντρο ενός γαλαξία. Επειδή, είναι μεγάλη πρόκληση η μελέτη των πραγματικών μαύρων οπών, οι επιστήμονες ελπίζουν να προσομοιώσουν μια μαύρη τρύπα για την καλύτερη κατανόηση της ακόμα ανεξερεύνητης ακτινοβολίας Hawking.

“Δεν δημιουργήσαμε μια πραγματική μαύρη τρύπα. Είναι κάτι ανάλογο με αυτήν", δήλωσε ο Miles Blencowe, ένας φυσικός στο Κολλέγιο Dartmouth, που δημοσίευσε ένα προτεινόμενο πείραμα στο περιοδικό Physical Review Letters.


Σε αντίθεση με την δημοφιλή πεποίθηση, οι μαύρες τρύπες δεν απορροφούν τα πάντα γύρω τους. Εκπέμπουν στην πραγματικότητα ένα μικροσκοπικό ποσό θερμότητας, η οποία είναι γνωστή ως ακτινοβολία Hawking, καθώς η ύλη και η ενέργεια απορροφούνται μέσα στην χωροχρονική ιδιομορφία (ανωμαλία).

Δυστυχώς η ανίχνευση της εκπεμπόμενης θερμικής ακτινοβολίας είναι εξαιρετικά δύσκολη. Μέχρι σήμερα κανένας αστροφυσικός δεν έχει παρατηρήσει άμεσα την ακτινοβολία Hawking.

Σύμφωνα με τη θεωρία του Hawking, η ακτινοβολία που προέρχεται από τη μαύρη τρύπα είναι ελαφρώς πιο πάνω από τη θερμοκρασία υποβάθρου του διαστήματος.

Δεδομένου ότι η ανίχνευση της πραγματικής ακτινοβολίας Χόκινγκ υπήρξε πάντα πολύ δύσκολο εγχείρημα, οι επιστήμονες έχουν προτείνει τη δημιουργία μιας ανάλογης μαύρης τρύπας, δηλαδή συστήματα που λειτουργούν σαν μαύρες τρύπες, που εκτός ότι είναι πολύ μικρότερες είναι και ευκολότερο να ελεγχθεί από ένα αντικείμενο αρκετά εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας.

Η ανάλογη διάταξη προς τη μαύρη τρύπα, που προτείνουν οι φυσικοί στο Dartmouth, θα έχει μήκος λίγα μόνο χιλιοστά και ακόμα μικρότερο πλάτος. Στην πράξη, τα SQUIDS αποτελούνται από δύο στρώματα: ένα εσωτερικό στρώμα που μεταφέρει το φως και ένα εξωτερικό στρώμα που επιτρέπει στους ερευνητές να χειριστούν στην πράξη το φως χρησιμοποιώντας μαγνήτες.

Όταν ψυχθεί λίγο πιο πάνω από το απόλυτο μηδέν, το εσωτερικό στρώμα άγει τα μικροκύματα πολύ καλά, αλλά όχι τέλεια. Όταν μια ακτίνα μικροκυμάτων εκσφενδονίζεται στο SQUID, λειτουργεί ουσιαστικά σαν ένα τρένο σε μια πολύ δύσκολη διαδρομή.

Η δέσμη τελικά χωρίζεται σε δύο χωριστά φωτόνια, παρόμοια με τη μηχανή μιας αμαξοστοιχίας που χωρίζεται από τα βαγόνια της. Ένα λοιπόν από τα φωτόνια συνεχίζει να κινείται μπροστά, αφήνοντας το ομόλογό του φωτόνιο να καθυστερεί. Αυτή η διαδικασία δίνει μια πρόχειρη αναλογία του ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας.

Όταν τα σωματίδια χωρίσουν, πρέπει να ελευθερωθεί ένα μικροσκοπικό μέρος της θερμότητας, το οποίο οι επιστήμονες θα πρέπει να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν. Αν ανιχνεύσουν κάποιο ποσό θερμότητας, αυτό θα συμβάλει στην ενίσχυση της διαδικασίας για την αληθινή ακτινοβολία Χόκινγκ.

Η ομάδα του Dartmouth δεν είναι η μόνη που ψάχνει για να ανιχνεύσει μια ανάλογη προς την ακτινοβολία Hawking. Αρκετές άλλες ομάδες αυτή τη στιγμή εργάζονται με ανάλογη δική τους μαύρη τρύπα.

Για παράδειγμα, μια ομάδα στο Ισραήλ δημιούργησε πρόσφατα μια ηχητική μαύρη τρύπα, επιταχύνοντας άτομα πέρα από την ταχύτητα του ήχου έτσι ώστε να είναι αδύνατο να διαφύγει ένα ηχητικό κύμα. Μια άλλη ομάδα θέλει να χρησιμοποιήσει τα κύματα του νερού για να προσομοιώσει υδροδυναμικά τις μαύρες τρύπες. Τελευταία μια ομάδα δούλεψε με παλμούς λέιζερ σε ένα μεταϋλικό.

Μία από τις πρώτες προτάσεις για διατάξεις ανάλογες προς τις μαύρες τρύπες προήλθε από τον θεωρητικό φυσικό στο πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολούμπια, τον William Unruh. Ο Unruh προτείνει τη δημιουργία μιας αναλογικής μαύρης τρύπας χρησιμοποιώντας αρκετά χιλιόμετρα SQUIDs.

"Νομίζω ότι είναι πραγματικά σπουδαίο, που οι άνθρωποι βρίσκουν τρόπους να κάνουν αυτά τα πειράματα με τεχνητές μαύρες τρύπες", δήλωσε ο Unruh.

"Η ανησυχία μου είναι όμως ότι αυτές οι μαύρες τρύπες της τάξης των χιλιοστών μπορεί να είναι πολύ μικρές για να δούμε σοβαρά ένα φαινόμενο, αλλά οι επιστήμονες πάντα έχουν νέους τρόπους για να εξετάσουν τις θεωρίες που ποτέ κανένας δεν είχε φανταστεί”, τονίζει ο Unruh.

Δεν έχει σημασία πώς δημιουργείται μια διάταξη ανάλογη με μια μαύρη τρύπα, τα όποια ευρήματα προκύψουν δεν θα είναι οριστικά. Η άμεση παρατήρηση της ακτινοβολίας Hawking από μια πραγματική μαύρη τρύπα θα εξακολουθήσει να είναι υποχρεωτική για να αποδείξουμε τη θεωρία του Hawking.

“Εάν βέβαια μια αναλογική μαύρη τρύπα είναι σε θέση να αποδείξει την ακτινοβολία Χόκινγκ, θα δώσει στους επιστήμονες πολλή περισσότερη πίστη ότι είμαστε στο σωστό δρόμο", δήλωσε ο Unruh, που περιμένει κάποιος να εντοπίσει τελικά την ακτινοβολία Χόκινγκ σε ανάλογες διατάξεις. "Αν οι άνθρωποι κάνουν αυτά τα πειράματα και δεν βρουν τίποτα, θα είναι ένα πραγματικό σοκ για όλους μας".

Πηγή: Discovery News (via) Physics4u's Weblog

Δεν υπάρχουν σχόλια:

LinkWithin

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...