År 1974 anade Stephen Hawking att svarta hål inte bara var de kolsvarta stjärnslukarna astronomer föreställde sig utan där avgavs spontant ljus - ett fenomen som nu kallas Hawking-strålning. Ett ljus som dock inte kunde lämna det svarta hålet och därför är osynligt för oss.
Problemet är att ingen astronom någonsin har
observerat Hawkings mystiska strålning. Då det är så dunkelt att det aldrig kan
observeras även om det finns.
Forskare har nu skapat egna minimala
svarta hål i laboratoriemiljö. Detta har gjorts av forskare vid Technion-Israel Institute of
Technology. Dessa skapade ett svart hål bestående av några tusen
atomer. Med detta projekt försöktes bekräfta två av Hawkings viktigaste
förutsägelser. Dessa att Hawking strålning uppstår från ingenting och att det
inte förändras i intensitet över tid vilket innebär att det är stillastående (inte kan röra sig utåt och därför inte kan
ses eller förändras).
– Ett svart hål ska ses som en svart kropp
som i huvudsak är ett varmt objekt som avger en konstant infraröd
strålning, säger Jeff Steinhauer, docent i fysik vid Technion-Israel Institute
of Technology till Phys.org.
" Hawking föreslog att svarta hål är precis som
vanliga stjärnor som utstrålar en viss typ av strålning hela tiden. Det var det
vi ville bekräfta i vår studie och det gjorde vi." Gravitationen i ett
svart hål är så kraftfull att inte ens ljus kan undkomma (stråla ut från det svarta hålet och därmed ses min anm.) då en
foton eller ljuspartikel korsar bortom sin punkt utan återvändo i den så kallade
händelsehorisonten.
För att undkomma denna gräns måste en partikel bryta
fysikens lagar och färdas snabbare än ljusets hastighet (vilket inte upptäckts något kan, min anm.)
Hawking visade även att om inget som korsar
händelsehorisonten kan fly från denna. Svarta hål kan fortfarande spontant avge ljus från
händelsehorisonten , tack vare kvantmekanik i form av något som kallas "virtuella
partiklar". – Hawkings teori var revolutionerande eftersom han kombinerade
kvantfältsteorins fysik med allmän relativitetsteori enligt Einsteins teori som
beskriver hur materia upphäver rymd och tid, säger Steinhauer till Live Science
och tillägger. – Detta hjälper fortfarande människor att leta efter nya
fysiklagar genom att studera kombinationen av dessa två teorier.
Folk skulle vilja verifiera denna kvantstrålning. Men det är mycket svårt att undersöka om en ens möjligt med svarta hål
eftersom Hawking-strålningen är så svag jämfört med rymdens bakgrundsstrålning
(svår och kanske omöjlig att särskilja min anm.).
Detta problem inspirerade Steinhauer och hans kollegor till att skapa sitt eget svarta hål – ett säkrare och mycket mindre svart hål än ett verkligt därute. Forskarnas labbkonstruerade svarta hål var tillverkat av flödande gas av cirka 8000 rubidiumatomer kylda till nästan absoluta nollpunkten och det hölls på plats av en laserstråle. De skapade ett tillstånd av materia, känt som ett Bose-Einstein-kondensat (BEC). Ett tillstånd vilket gör det möjligt för tusentals atomer att agera tillsammans unisont som om de var en enda atom.
Med hjälp av en andra laserstråle skapade teamet därefter
en stadie av potentiell energi, vilket fick gasen att flöda som vatten som rusar
ner i ett vattenfall, vilket skapade en händelsehorisont där ena halvan av
gasen flödade snabbare än ljudets hastighet och den andra hälften långsammare.
Man letade efter par av phonons (eller kvantljudvågor) istället för par av fotoner, som spontant bildats i gasen. "Vi visade att Hawking-strålningen var stillastående, vilket innebar att den inte ändrades över tid vilket är exakt var vad Hawking förutspådde", säger Steinhauer. Vidare beskrivning av arbetsmomentet finns om man kopplar upp sig i ovanstående länk
Forskarna beskrev sina resultat 4 januari i
tidskriften Nature Physics.
Nog
kan man se Hawking som vår tids Newton eller Einstein (min anm).
