Megdöbbentő: fekete lyuk keletkezett a Földön

A fekete lyuk-analóggal az igazi fekete lyukaknál elméletileg létező, ám nehezen érzékelhető sugárzást keresték a tudósok.

A fekete lyuk eseményhorizontját szimuláló, egysoros atomláncot használva egy fizikuscsoport megfigyelte az általunk Hawking-sugárzásnak nevezett jelenség megfelelőjét – írja a Science Alert cikke. Ezek olyan részecskék, amelyek a fekete lyuk téridő törése által okozott kvantumingadozások zavaraiból származnak.

A kutatók szerint a kísérlet eredményeivel egy lépéssel közelebb kerültünk ahhoz, hogy feloldjuk a feszültséget a világegyetem leírására szolgáló két, látszólag összeegyeztethetetlen elmélet között: az egyik az általános relativitáselmélet, amely a gravitáció viselkedését egy téridőnek nevezett folytonos mezőként írja le, a másik a kvantummechanika, amely a diszkrét részecskék viselkedését írja le a valószínűségszámítás matematikájával.

A kvantumgravitáció univerzálisan alkalmazható, egységes elméletéhez e két „kibékíthetetlen" modellt kell valahogyan összeegyeztetni egymással.

Itt jönnek a képbe a fekete lyukak, a világegyetem talán legfurcsább, legszélsőségesebb objektumai. Ezek a hatalmas tömegű objektumok olyan hihetetlenül sűrűek, hogy bizonyos távolságon belül képesek bármit csapdába ejteni, még a fénysebességet is. Ezt a távolságot, amely a fekete lyuk tömegétől függően változik, eseményhorizontnak nevezzük. Ha egy objektum átlépi az eseményhorizontot, onnantól kezdve rejtély, mi történik vele, mert nincs semmi, ami információt adna további sorsáról. Stephen Hawking azonban 1974-ben előállt egy elmélettel, amely szerint az eseményhorizont által okozott kvantumingadozások megszakadása egy olyan típusú sugárzást eredményez, amely nagyon hasonlít a hősugárzáshoz.

Ha ez a Hawking-sugárzás létezik, akkor túl gyenge ahhoz, hogy jelenlegi eszközeinkkel észleljük, sőt, az sem kizárt, hogy sosem fogunk rábukkanni. Laboratóriumi körülmények között, fekete lyuk-analóg létrehozásával viszont megvizsgálhatjuk a tulajdonságait.

Egy fekete lyuk illusztrációja Forrás: Afp

A hollandiai Amszterdami Egyetem kutatócsoportja, Lotte Mertens vezetésével egy egydimenziós atomláncot alkotott, ami lehetővé tette, hogy az elektronok egyik pozícióból a másikba ugráljanak. A kutatók az ugrálások hangolásával bizonyos tulajdonságok eltűnését okozták. Ezzel gyakorlatilag egyfajta eseményhorizontot hoztak létre, amely zavart okozott az elektronok hullámszerű természetében.

A hamis eseményhorizont olyan hőmérséklet-emelkedést eredményezett, amely megfelelt a fekete lyukakkal kapcsolatos elméleti elvárásoknak.

A sugárzás akkor jelentkezett, ha a lánc egy része túlnyúlt az eseményhorizonton. Vagyis az eseményhorizonton átnyúló részecskék összefonódása hozzájárul a Hawking-sugárzás létrejöttéhez.

Fontos megjegyezni, hogy a szimulált Hawking-sugárzás csak az ugrási amplitúdók egy bizonyos tartományában volt termikus, és csupán olyan szimulációk során jelent meg, amelyekben a téridőmodell lapos volt. Ez arra utal, hogy a Hawking-sugárzást csak egy bizonyos tartományban lehet hőmérséklet-emelkedésként észlelni, és akkor, ha a gravitáció miatt megváltozik a téridő görbülete.

Nem világos, hogy ez mit jelent a kvantumgravitáció szempontjából, de a modell lehetőséget kínál a Hawking-sugárzás keletkezésének tanulmányozására egy egyszerűen létrehozható kísérletben.

Az eredmények a Physical Review Research című szakfolyóirat legújabb számában jelentek meg.