Araştırmacılar, analog bir kara delikte sabit Hawking radyasyonu gözlemliyorlar

Araştırmacılar, analog bir kara delikte sabit Hawking radyasyonu gözlemliyorlar
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


Kara delikler, uzayda yer çekiminin çok güçlü olduğu bölgelerdir – o kadar güçlü ki, ışık dahil, onlara giren hiçbir şey kaçamaz. Teorik tahminler, olay ufku olarak bilinen kara delikleri çevreleyen bir yarıçap olduğunu öne sürüyor. Bir şey olay ufkunu geçtikten sonra, yerçekimi merkezine yaklaştıkça güçlendiği için artık bir kara delikten kaçamaz.

Teorik fizikçi Stephen Hawking, içlerinden hiçbir şey kaçamazken, kara deliklerin kendiliğinden Hawking radyasyonu olarak bilinen sınırlı miktarda ışık yaydığını tahmin etti. Tahminlerine göre, bu radyasyon kendiliğinden (yani hiçlikten doğar) ve durağandır (yani yoğunluğu zamanla pek değişmez).

Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, yakın zamanda Hawking’in teorik tahminlerini test etmeyi amaçlayan bir çalışma yürüttüler. Daha spesifik olarak, Hawking radyasyonunun laboratuar ortamında oluşturulan “yapay bir kara delikteki” eşdeğerinin sabit olup olmadığını incelediler.

Çalışmayı yürüten araştırmacılardan biri olan Jeff Steinhauer Phys.org’a “Olay ufkunun içine girerseniz, ışık için bile dışarı çıkmanın bir yolu yok” dedi. “Hawking radyasyonu, ışığın zar zor kaçabildiği olay ufkunun hemen dışında başlıyor. Bu gerçekten garip çünkü orada hiçbir şey yok; boş uzay. Yine de bu radyasyon hiçbir şeyden başlıyor, dışarı çıkıyor ve Dünya’ya doğru gidiyor.”

Steinhauer ve meslektaşları tarafından oluşturulan yapay kara delik yaklaşık 0,1 milimetre uzunluğundaydı ve nispeten az sayıda atom olan 8000 rubidyum atomundan oluşan bir gazdan oluşuyordu. Araştırmacılar her fotoğrafını çektiğinde, kara delik yok edildi. Zaman içindeki evrimini gözlemlemek için kara deliği üretmeleri, bir fotoğrafını çekmeleri ve sonra başka bir tane yaratmaları gerekiyordu. Bu süreç aylarca defalarca tekrarlandı.

Araştırmacılar, analog bir kara delikte sabit Hawking radyasyonu gözlemliyorlar
Araştırmacılar tarafından oluşturulan analog kara delik. Kredi: Kolobov ve diğerleri.

Bu analog kara delik tarafından yayılan Hawking radyasyonu, ışık dalgalarından ziyade ses dalgalarından oluşur. Rubidyum atomları ses hızından daha hızlı akar, bu nedenle ses dalgaları olay ufkuna ulaşamaz ve kara delikten kaçamaz. Olay ufkunun dışında ise, gaz yavaşça akar, böylece ses dalgaları serbestçe hareket edebilir.

Steinhauer, “Rubidyum ses hızından daha hızlı akıyor ve bu, sesin akışa karşı gelemeyeceği anlamına geliyor” dedi. “Diyelim ki akıntıya karşı yüzmeye çalışıyordunuz. Eğer bu akıntı yüzebileceğinizden daha hızlı gidiyorsa, o zaman ilerleyemezsiniz, geri itilirsiniz çünkü akış çok hızlı ve ters yönde hareket ediyor, yani siz Bir kara deliğe sıkışmak ve olay ufkuna içeriden ulaşmaya çalışmak böyle bir şey. ”

Hawking’in tahminlerine göre, kara deliklerin yaydığı radyasyon kendiliğindendir. Önceki çalışmalarından birinde Steinhauer ve meslektaşları, yapay kara deliklerinde bu tahmini doğrulamayı başardılar. Yeni çalışmalarında, kara deliklerinden yayılan radyasyonun da sabit olup olmadığını (yani zamanla sabit kalıp kalmadığını) araştırmaya başladılar.

Steinhauer, “Bir kara deliğin, esasen sabit bir kızılötesi radyasyon (yani kara cisim radyasyonu) yayan sıcak bir cisim olan siyah bir cisim gibi yayılması gerekiyor,” dedi. “Hawking, kara deliklerin tıpkı normal yıldızlar gibi olduğunu ve sürekli olarak belirli bir tür radyasyon yaydığını öne sürdü. Çalışmamızda bunu doğrulamak istediğimiz şey buydu ve yaptık.”

Hawking radyasyonu, foton çiftlerinden (yani hafif parçacıklardan) oluşur: biri bir kara delikten çıkan ve diğeri onun içine düşen. Steinhauer ve meslektaşları, yarattıkları analog kara delikten yayılan Hawking radyasyonunu belirlemeye çalışırken, biri kara delikten çıkan ve diğeri kara delikte hareket eden benzer ses dalgaları çiftlerini aradılar. Bu ses dalgaları çiftlerini belirledikten sonra, araştırmacılar aralarında sözde korelasyon olup olmadığını belirlemeye çalıştılar.

Steinhauer, “Bu korelasyonları görmek için çok fazla veri toplamamız gerekiyordu” dedi. “Böylece, deneyin 97.000 tekrarını aldık; toplamda 124 günlük sürekli ölçüm.”

Genel olarak bulgular, Hawking’in öngördüğü gibi kara deliklerden yayılan radyasyonun sabit olduğunu doğruluyor gibi görünüyor. Bu bulgular öncelikle oluşturdukları analog kara delik için geçerli olsa da, teorik çalışmalar bunların gerçek kara deliklere de uygulanıp uygulanamayacağını doğrulamaya yardımcı olabilir.

Steinhauer, “Çalışmamız aynı zamanda önemli soruları da gündeme getiriyor, çünkü analog kara deliğin tüm yaşamını gözlemledik, bu da Hawking radyasyonunun nasıl başladığını da gördük” dedi. “Gelecekteki çalışmalarda, gözlemlediğimiz gibi ‘gerçek’ Hawking radyasyonunun sıfırdan başlayıp sonra birikip artmadığını görmek için, sonuçlarımızı gerçek bir kara delikte ne olacağına dair tahminlerle karşılaştırmaya çalışabiliriz.”

Araştırmacıların deneyleri sırasında bir noktada, analog kara deliği çevreleyen radyasyon, kara deliğin ‘iç ufuk’ olarak bilinen şeyi oluşturması nedeniyle çok güçlü hale geldi. Olay ufkuna ek olarak, Einstein’ın genel görelilik teorisi varoluşu öngörüyor. bir iç ufka, merkeze daha yakın başka bir bölgeyi belirleyen kara deliklerin içindeki bir yarıçap.

İç ufkun içindeki bölgede yerçekimi kuvveti çok daha düşüktür, bu nedenle nesneler serbestçe hareket edebilir ve artık kara deliğin merkezine doğru çekilmez. Yine de iç ufuktan ters yönde geçemedikleri için (yani olay ufkuna doğru ilerledikleri için) kara deliği terk edemiyorlar.

Steinhauer, “Esasen, olay ufku bir kara deliğin dış küresidir ve onun içinde iç ufuk denen küçük bir küre vardır” dedi. “Eğer iç ufka düşerseniz, o zaman hala kara deliğe sıkışmış olursunuz, ama en azından bir kara delikte olmanın tuhaf fiziğini hissetmiyorsunuz. Daha ‘normal’ bir ortamda olursunuz, yerçekimi daha düşük olacağı için, artık onu hissetmezsiniz. ”

Bazı fizikçiler, analog bir kara delik bir iç ufuk oluşturduğunda, yaydığı radyasyonun daha güçlü hale geleceğini tahmin etmişlerdir. İlginç bir şekilde, Technion’daki araştırmacılar tarafından oluşturulan analog kara delikte olan tam olarak buydu. Bu çalışma böylece diğer fizikçilere iç ufuk oluşumunun kara deliğin Hawking radyasyonunun yoğunluğu üzerindeki etkisini araştırmaları için ilham verebilir.


Araştırmacı, bir laboratuvarda Hawking radyasyonunu taklit etmenin yeni bir yolunu tasarladı


Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »