Fizicienii de la Institutul Tehnologic Technion din Haifa, Israel, au creat în laborator o micro-gaură neagră cu scopul de a demonstra o teorie a fizicianului Stephen Hawking. Conform acesteia, găurile negre ar emite spontan o anumită formă de radiație. Fenomenul nu a fost, însă, demonstrat până acum.

Gaură neagră creată în laborator. Fizicianul Stephen Hawking susţinea că găurile negre pot emite în mod spontan radiaţii, un fenomen ce a primit numele de radiaţia Hawking, conform Live Science, citat de Agerpres. Teoria lui Hawking nu a putut fi, însă, confirmată până acum, întrucât cercetătorii nu au putut să observe vreodată radiaţia Hawking. Acum, aceasta a fost creată în laborator în condiţii de laborator.

Oamenii de ştiinţă au creat o gaură neagră în laborator pentru a verifica dacă aceasta emite spontan o anumită formă de radiaţie

Oamenii de ştiinţă şi-au propus să verifice două dintre ipotezele lui Hawking, cea conform căreia emisia de radiaţie Hawking este un proces cuantic ce se produce spontan şi cea potrivit căreia această radiaţie nu-şi schimbă intensitatea în timp.

„O gaură neagră ar trebui să radieze la fel ca orice corp negru, care este un obiect cald ce emite în mod constant radiaţii în spectrul infraroşu […] Hawking a sugerat că găurile negre se comportă la fel ca toate stelele, care radiază în mod constant un anumit tip de energie. Aceasta este ipoteza pe care am dorit să o confirmăm prin studiul nostru şi am reuşit„, a declarat Jeff Steinhauer, unul dintre coautorii noului studiu.

De ce este gaura neagră periculoasă

Gravitaţia unei găuri negre este atât de puternică, încât nici măcar lumina nu-i poate scăpa, odată ce particulele de lumină au trecut de orizontul evenimentului. Pentru a scăpa din orizontul evenimentului, orice particulă ar trebui să încalce legile fizicii şi să accelereze până la viteze hiperluminice. Stephen Hawking a arătat că, deşi nicio particulă care trece dincolo de orizontul evenimentului nu mai poate ieşidin gaura neagră, găurile negre pot emite spontan radiaţii de la marginea orizontului evenimentului, conform principiilor mecanicii cuantice.

„Teoria lui Hawking a combinat fizica teoriei câmpului cuantic cu relativitatea generală. Ne-ar fi plăcut să putem verifica în spaţiu această teorie a radiaţiei cuantice, însă este foarte dificil în cazul unei găuri negre reale pentru că radiaţia Hawking este extrem de slabă prin comparaţie cu radiaţia de fundal a spaţiului„, a explicat profesorul Steinhauer. În consecinţă, oamenii de ştiinţă şi-au creat propria gaură neagră în laborator.

Prima gaură neagră creată în laborator. Experimentul, repetat de 97.000 de ori

Această gaură neagră creată în laborator era alcătuită dintr-un flux de gaz format din aproximativ 8.000 de atomi de rubidiu răciţi până aproape de zero absolut. O rază laser menţinea împreună aceşti atomi. Astfel, a fost creată o stare exotică a materiei, denumită „condensat Bose-Einstein” (BEC), stare în care toţi aceşti atomi se comportă ca şi cum ar fi unul singur. Cu ajutorul unei a doua unde laser, a fost creat un vârf de energie potenţială, care a dus la formarea unei „cascade” din gazul folosit în experiment. Jumătate dintre atomii de gaz din cascadă se deplasau cu o viteză supersonică, în timp ce cealaltă jumătate se deplasau cu o viteză mai mică.

În cadrul acestui experiment, echipa a căutat perechi de fononi (unde sonice cuantice) care se formează în mod spontan în gaz, în loc de perechi de fotoni. Astfel, un fonon din partea subsonică a experimentului poate să călătorească în amontele fluxului de gaz, îndepărtându-se de vârful de energie potenţială, în timp ce un fonon din jumătatea supersonică a fluxului rămâne în „cascadă”. Odată ce au detectat aceste perechi de fononi, cercetătorii au trebuit să confirme dacă erau corelate şi dacă radiaţia Hawking rămâne constantă de-a lungul timpului. Echipa a repetat experimentul de 97.000 de ori şi a avut nevoie de peste 124 de zile de măsurători continue pentru a evidenţia aceste corelaţii dintre fononi.