سیاهچالۀ آزمایشگاهی می تواند نظریۀ تابش هاوکینگ را اثبات کند!

بیگ بنگ: استیون هاوکینگ فیزیکدان نظری مشهور در حدود ۴۲ سال پیش این نظریه را مطرح کرد که تمامی موادی که با سیاهچاله‌ها تماس برقرار می‌کنند، توسط آن بلعیده نمی‌شوند و گاه ذرات ریز نور از دل سیالچاله‌ها بیرون رانده می‌شوند.

براساس گزارش تلگراف به نقل از همشهری، فوتون‌ها به اعتقاد هاوکینگ حین فرار از دل سیاهچاله کمی انرژی می‌ربایند و این کاهش تدریجی جرم در گذر زمان به این معنی است که سیاهچاله‌ها به تدریج تجزیه شده و نابود می‌شود. براساس این نظریه که به تابش هاوکینگ شهرت دارد، ذرات نوری متواری می‌توانند به یکی از بزرگترین معماهای شناخته شده در جهان معنی ببخشند، اما با گذشت بیش از چهار دهه، هنوز کسی نتوانسته این رویداد را به اثبات برساند و نظریه هاوکینگ نیز به تدریج به قلمرو فرضیات کشیده شد.

با این‌ همه به نظر می‌آید شرایط در حال دگرگونی است، زیرا دو گروه مستقل از محققان اعلام کرده‌اند شواهدی برای تایید ادعای هاوکینگ به دست آورده‌اند. در سال ۱۹۷۴ هاوکینگ با جیکوب بکنستاین دانشجوی دانشگاه پرینستون بر سر موضوع پایان‌نامه‌اش به بحث جدل پرداخت. بکنستاین در پایان‌نامه‌اش این موضوع را مطرح کرده‌ بود که آنتروپی یا نابسامانی مرتبط با حجم،‌انرژی، فشار و دمای یک سیاهچاله با وسعت افق رویداد آن متناسب است.

این موضوع برطبق قوانین فیزیکی درک شده در آن دوران نادرست به نظر می‌آمد زیرا براساس قوانین آن دوره از جمله نظریه هاوکینگ، انتروپی و حجم یک سیاهچاله هرگز قابل کاهش نبود. هاوکینگ به بررسی این موضوع پرداخت و به سرعت به اشتباه خود پی برد. وی با انجام محاسبات خارق‌العاده از جمله بررسی نظریه کوانتوم پرداخت و دریافت ذراتی وجود دارند که از سیاهچاله فرار می‌کنند و این یعنی سیاهچاله دیگر سیاه نبود. هاوکینگ این موضوع را مطرح کرد که جهان از ذرات مجازی مملو است که در میان دو حالت وجود و نابودی در نوسانند و به محض تماس یکدیگر را نابود می‌کنند،‌ مگر اینکه این تماس در سوی دیگر افق رویداد سیاهچاله رخ دهد. در اصل یک ذره توسط سیاهچاله بلعیده می‌شود و دیگری به سوی فضا تابیده می‌شود.

وجود تابش هاوکینگ به پرسش‌های فراوانی درباره عملکرد سیاهچاله‌ها پاسخ داده‌ است، اما در عمل مشکلاتی را به وجود آورده‌ است که فیزیکدانان همچنان در تلاش برای رفع آنها هستند. اگرچه بکستاین بخاطر این نظریه خود دو جایزه معتبر علمی فیزیکی را دریافت کرده‌ است، اما وی در سال ۲۰۱۵ از دنیا رفت و اکنون تنها هاوکینگ به جا مانده تا بتواند اثبات یکی از نظریه‌هایش را شاهد باشد. جف استاینهار از دانشگاه تکنیون معتقد است راه‌ حلی برای اثبات نظریه هاوکینگ یافته‌ است. مشکلی که بر سر راه اثبات این نظریه وجود دارد،‌ ناچیز بودن شدت تابش انرژی است که ذرات حین فرار از سیاهچاله به همراه می‌ برند. این مقدار انرژی به اندازه‌ای ناچیز است که ردیابی آن از فاصله هزاران سال نوری تقریبا غیرممکن است.

Shot_Black-Holeاما استاینهار موفق به ایجاد سیاهچاله‌ای آزمایشگاهی با استفاده از صوت شده‌ است و شاهد آن بوده که ذرات انرژی را از این سیاهچاله می‌ربایند. به گفته وی در این آزمایش هلیوم تا دمای بالاتر از صفر مطلق سرد شد و پس از آن با سرعتی بالا به چرخش درآمد تا حصاری ایجاد کند که امواج صوت قدرت عبور از میان آن را نداشته‌ باشند. وی مشاهده کرد که در این وضعیت فونون‌ها، بسته‌های بسیار کوچک انرژی که امواج صوتی را ایجاد می‌کنند،‌ از میان این سیاهچاله صوتی به بیرون نشت می‌کنند،‌درست مانند آنچه در معادله هاوکینگ پیش‌بینی شده‌است.

از سویی دیگر دانشمندان در دانشگاه اوتاوا در تلاشند تا تابش هاوکینگ را ردیابی کنند و برای انجام آن تکنیکی جدید را تشریح کرده‌اند که می‌توان با استفاده از آن زندگی یک سیاهچاله را در گذر زمان تعقیب کرد. یافته‌های این تکنیک جدید نیز نشان می‌دهد هر نوع ماده یا داده‌ای که از افق رویداد سیاهچاله عبور می‌کند، ناپدید نمی‌شود اما به آرامی و طی آخرین مرحله نابودی یا مرگ سیاهچاله به بیرون نشت می‌کند.

دانشمندان برای انجام این آزمایش ابتدا باید حدس می‌زدند یک سیاهچاله چگونه با میدان تابش هاوکینگ که آن را احاطه کرده،‌ تعامل دارد. به گفته دانشمندان نتایج بررسی‌های آنها با بخش سیاهچاله‌های ثابت و غیرقابل تغییر نظریه هاوکینگ برابری می‌کند. اگرچه نتایج هر دو تحقیق باید به تایید برسند اما به نظر می‌آید دانشمندان یک قدم دیگر به اثبات یا رد نظریه تابش هاوکینگ نزدیک‌تر شده‌اند. جزئیات بیشتر این پژوهشها در arxiv.org  و Physical Review Letters منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: telegraph.co.uk

image_pdfimage_print
(10 نفر , میانگین : 4٫70 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=49170

سمیر الله وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

  1. اميدشه بور گفت:

    من به استیون اعتقاد دارم

  2. میلاد گفت:

    ممنون بابت مقاله های زیبایی که منتشر میکنید.
    ولی تلفظ درست “یاکوب بکنشتاین” هست نه جیکوب بکنستاین.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *