קרינת הוקינג, שהוצעה על ידי הפיזיקאי סטיבן הוקינג עוד ב-1974, מתארת את הכמויות הקטנות של קרינה עתירת אנרגיה שיכולות באופן תיאורטי להימלט ממשיכת הכבידה של חור שחור.
ההשערה מנוגדת לחוכמה המקובלת ששום דבר, אפילו לא אור, יכול להימלט מחור שחור, וכעת, לראשונה, סוף סוף צפו פיזיקאים בקרינת רוכלות - בחור שחור מדומה.
רק כדי להיות ברור, ההשערה של הוקינג תישאר בדיוק כזו עד שנוכל לראות בפועל קרינת רוכלות ליד חור שחור אמיתי, אבל הטכנולוגיה שלנו לא כמעט מתקדמת מספיק כדי לעשות זאת כרגע.
במקום זאת, פיזיקאים בודקים את ההשערות שלהם על סימולציות של חורים שחורים שנוצרו במעבדה - לא על בסיס אור, אלא על קול.
החורים השחורים האקוסטיים, או ה"מטומטמים" הללו, שהוצעו בשנות ה-80, אך לא נבנו בפועל עד 2009, נוצרים על ידי קירור אטומי רובידיום למרחק של כמה מיליארדיות מעלה מעל האפס המוחלט.
בשלב זה, האטומים נכנסים למצב קוונטי של חומר, שבו הם מתחילים להתנהג כמו שיבוטים אחד של השני, מתקבצים ליצירת 'חלקיק על', או גל, המכונה עיבוי Bose-Einstein (BEC).
מחקר קודםהראה שהחורים השחורים האקוסטיים האלה - שגם דורשים חבורה של מראות, לייזרים, עדשות וסלילים מגנטיים - אכן מחקים את ההתנהגות של חורים שחורים אמיתיים בכמה דרכים קריטיות, ולכן נחשבים לתחליף די טוב.
ג'ף שטיינהאואר, פיזיקאי במכון הטכנולוגי הישראלי בחיפה, עובד על החור השחור האקוסטי שלו כבר שבע שנים, ולבסוף שיכלל אותו עד לנקודה שבה יוכל לדמות במדויק כיצד חלקיקים יתנהגו בקצה, או באירוע. אופק, של החור השחור שלו.
למרבה הפלא, כאשר הוא הפעיל את הניסוי 4,600 פעמים, מה שהוא ראה היה בדיוק מה שהוקינג חזה: זוגות של פונונים (חבילות של אנרגיית קול) החל להופיע באופן ספונטני באופק האירועים, לפני שאחד הונע מהחור השחור אל תוך מרחב מדומה, בעוד השני נותר ליפול פנימה.
למקרה שאתה צריך קצת רענוןקרינת הוקינג, ההשערה כולה עטופה בבעיה ידועה לשמצה בפיזיקה תיאורטית המכונה פרדוקס המידע של החורים השחורים.
קרינת הוקינג מציעה שהיקום מלא בחלקיקים סבוכים וירטואליים המהבהבים בקיום ומחוצה להם ומחסלים זה את זה ברגע שהם באים במגע - למעט אם הם מופיעים במקרה משני צידי אופק האירועים של חור שחור.
בתרחיש זה, חלקיק אחד נבלע, והשני מקרין אל החלל.
הודות לקרינה הבורחת הזו גונבת אנרגיה מהחור השחור,החור השחור מאבד מסה עם הזמן, ובסופו של דבר מתאדה מהקיום - לוקח איתו את כל המידע על מה שהוא בלע.
אז הפרדוקס הולך ככה: לפי תורת היחסות הכללית של איינשטיין, כל חומר שחוצה את אופק האירועים של חור שחור נבלע לנצח, ולעולם לא ניתן לשלוף אותו.אבל לפי הבנתנו את מכניקת הקוונטים, מידע על אותו חומר שנבלע לעולם לא יכול להיהרס לחלוטין, אז איזה מהם נכון?
מוקדם יותר השנה, הוקינג פרסם 'פתרון' לפרדוקס המידע, שלא שכנע את כולם בתחום, אבל בעצם מציע שלחורים שחורים אולי בעצם יש הילה של 'שיער רך' המקיף אותם, שמסוגלים לאחסן מידע, אז זה לא אבוד לגמרי.תוכל לקרוא עוד על כך כאן.
אז עכשיו נחזור לשטיינהאור והצוות שלו. לאחר שהפעילו את ניסוי החור השחור האקוסטי שלהם במשך שישה ימים רצופים, החוקרים צילמו תמונות של ה-BEC והשולְהִתְחַתֵןשהפונונים שנמלטו היו למעשה 'מסבכים' עם הנופלים פנימה.
"ראינו שזוגות אנרגיה גבוהה הסתבכו, בעוד שזוגות אנרגיה נמוכה לא היו."הוא אמר לשרה גריפס בשעהחוטי.
"אנו רואים התפלגות תרמית של קרינת הוקינג, מעוררת על ידי תנודות ואקום קוונטיות, הנובעות מחור שחור אנלוגי. זה מאשש את התחזית של הוקינג בנוגע לתרמודינמיקה של חור שחור".
הוסיף שטיינהאורשהחלקיקים המלהיבים את אופק האירועים יצרו כל כך הרבה אנרגיה, גם הסימולציה תומכתמחלוקת חומת האש- השערה נפרדת המציעה שבירת ההסתבכות בין חלקיקי הוקינג לשותפיהם מייצרת מספיק אנרגיה כדי ליצור קיר ממשי של להבות בשולי חור שחור.עוד על ההשערה הזו כאן.
זה ייקח הרבה יותר שכפול ואישור כדי להוכיח את התוצאות -יש ספק שה-BEC שהם יצרוהוא למעשה BEC אמיתי - ורק תצפיות ישירות ממציאותיעמיד את הוקינג במועמדות לפרס נובל. אבל שטיינהאואר והצוות שלו באמת יכולים להיות על משהו כאן.
"אתה חוקר את תכונת הכבידה הזו שקשה מאוד לחקור אותה בניסוי עם חורים שחורים אמיתיים", סטיבן פיירהרסט, פרופסור בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת קרדיף, שלא היה מעורב במחקר.אמר לטום צ'יברס בבאזפיד.
"איך הדברים האלה יכולים ללמד אותנו על כוח הכבידה הקוונטית אני לא בטוח, אבל זו בוודאי המטרה הבאה - לראות איך אנחנו יכולים לתרגם את זה לתורת היחסות."
התוצאות פורסמו בפיזיקת הטבע.
