فرياد هاوكينگ از سياه*چاله شنيده مي*شود؟محققان موفق شده*اند با استفاده از چگالش بوز-اینشتین، سیاه*چاله*ای برای امواج صوتی ایجاد کنند و با کمک آن به آزمون دقیق*تر تئوری تابش هاوکینگ بپردازند.
[ كوانتوم و فيزيك جديد ]
محققان موفق شده*اند با استفاده از چگالش بوز-اينشتين، سياه*چاله*اي براي امواج صوتي ايجاد كنند و با كمك آن به آزمون دقيق*تر تئوري تابش هاوكينگ بپردازند.
به گزارش نيوساينتيست، اين سياه*چاله مصنوعي كه به جاي نور، صوت را به دام مي*اندازد، با هدف اثبات نظريه تابش هاوكينگ توسط دانشمندان طراحي و ساخته شده است. تئوري تابش كه حدود 30 سال پيش توسط استيفن هاوكينگ، فيزيكدان نامي انگليسي مطرح شده، توضيح مي*دهد سياه*چاله*ها نه كاملا سياه، كه خاكستري*اند و مقداري انرژي از آنها تبخير مي*شود. هاوكينگ پيش*بيني كرد ميلياردها سال قبل كه جهان تازه به وجود آمده بود، ريزسياه*چاله*هايي نيز تشكيل شدند كه از آن زمان تاكنون تبخير شده*اند و اكنون بايد در آستانه انفجار باشند.
سياه*چاله*ها وقتي به وجود مي*آيند كه ماده به*قدري متراكم شود تا هيچ*چيز نتواند از گرانش قدرتمند آن بگريزد. در اين شرايط كه به نقطه تكيني موسوم است، گرانش آن*قدر عظيم است كه حتي نور نمي*تواند از مرزهاي اين جسم كه افق رويداد ناميده مي*شود، عبور كند. گويي اين جسم به چاله*اي تاريك تبديل شده كه هيچ چيز از آن نمي*تواند بيرون بيايد.
اما فيزيكدانان توانسته*اند سياه*چاله*اي با اين خصوصيات را براي به دام انداختن صدا ايجاد كنند. آنها با استفاده از حالت خاصي از ماده به سرعتي بالاتر از سرعت متوسط صوت دست يافته*اند و به*وسيله آن، تله*اي براي امواج صوتي ايجاد كرده*اند. براي درك بهتر محيط اين دام، ماهي*اي را در نظر بگيريد كه مي*خواهد در رودخانه*اي پرشتاب شنا كند. صدا هم مانند اين ماهي، ميان جريان طوفان*وار افق رويداد به دام خواهد افتاد.
حالت كوانتومي
علم فيزيك براي توليد اين سياه*چاله*ها از حالت خاصي از ماده كه چگالش بوز- اينشتين ناميده مي*شود، بهره مي*گيرد. اين حالت كوانتومي از ماده كه معمولا حالت پنجم ماده ناميده مي*شود، در دماهاي بسيار پايين و نزديك به صفر مطلق (حدود 273 درجه سانتي*گراد زير صفر) اتفاق مي*افتد و طي آن، مجموعه اتمها مانند يك اتم واحد رفتار مي*كنند.
اريك كرنل از دانشگاه كلرادو كه همراه با دو دانشمند ديگر، جايزه نوبل فيزيك 2001 / 1380 را براي گسترش چگالش بوز -اينشتين بدست آورد؛ در اين*باره مي*گويد: «اين مواد به*گونه*اي طراحي شده*اند كه ذرات آنها سرعت حركتي مافوق صوت دارند، به همين دليل فيزيكدانان براي ايجاد سياه*چاله صوتي به سراغ آنها رفته*اند».
محققان ابتدا حدود 100 هزار اتم روبيديوم باردار را تا دماي چند ميليارديم بالاي صفر مطلق سرد كرد و آنها را درون يك ميدان مغناطيسي به*دام انداخت. سپس با استفاده از پرتوي ليزر، يك چاه پتانسيل الكتريكي ايجاد كردند تا اتم*ها را جذب كند و باعث شود در اطراف آن، سرعتي بالاتر از سرعت صوت در ماده داشته باشد.
اين مرحله جريان مافوق صوتي را ايجاد مي*كند كه حدود 8 هزارم ثانيه دوام مي*آورد و به صورت موقت، سياه*چاله*اي صوتي را به وجود مي*آورد كه قادر است، صدا را در ميان بگيرد و به آن اجازه عبور ندهد. نتيجه چنين آزموني مي*تواند بسيار جالب توجه باشد و به شناخت بهتر تابش هاوكينگ منتهي شود.
تابش هاوكينگ
مكانيك كوانتوم مي*گويد جفت ذره*ها به خودي خود مي*توانند حتي در فضاي خالي نيز وجود داشته باشند. اين جفتها كه از يك ذره و پادذره تشكيل شده*اند، براي لحظه*اي بسيار*كوتاه به وجود مي*آيند، سپس يكديگر را خنثي مي*كنند و ناپديد مي*شوند.
اما در دهه 1970 / 1350، هاوكينگ نظريه جديدي را مطرح كرد. مطابق نظر او اگر اين جفت نزديك به لبه سياه*چاله به*وجود آمده باشند، امكان دارد يكي از اين ذرات پيش از خنثي كردن ديگري به درون سياه*چاله فرو رود و جفت ديگر را بيرون از افق رويداد رها كند. از ديد مشاهدهكنندگان، ذره رها*شده مي*تواند مانند تابشي به*نظر برسد. در سياه*چاله*هاي صوتي، تابش هاوكينگ به صورت ذره*گونه*هايي از انرژي ارتعاشي به نام فونونها ظهور مي*كند.
آزمون تجربي تئوري تابش هاوكينگ مي*تواند موفقيت بزرگي براي دانش فيزيك به حساب بيايد. شان كرول، اختر*فيزيك*دان در*اين*باره مي*گويد: «هاوكينگ مي*بايست جايزه نوبل را به*دليل يكي از كارهايش دريافت مي*كرد، اما اين مي*تواند چيزي بيش از انتخاب مسير درست براي ما باشد. اين تئوري بر*مي*گردد به اصول بنيادي در مكانيك*كوانتوم كه نشان مي*دهد در فضاي خميده حاصل از گرانش، مكانيك*كوانتوم چگونه عمل مي*كند. علاوه بر آن*هم از لحاظ رياضي نيز به درك تورم (انبساط فوق*العاده سريع جهان بلافاصله پس از انفجار بزرگ) كمك مي*كند. تشخيص تابش هاوكينگ در علم نجوم كار ساده*اي نيست، چون تابش حاصل از تبخير سياه*چاله*ها به وسيله منابع پر*قدرت انرژي مانند تابش زمينه كيهاني محو مي*شود».
استفاده از پالس ليزر
عده*اي ديگر از محققان در تلاشند با استفاده از پرتوهاي نور در آزمايشگاه، رؤيت تابش هاوكينگ را امكان*پذير كنند. سال گذشته گروهي تحقيقاتي موفق شد با استفاده از فيبر نوري و اين پديده كه طول*موج*هاي متفاوت نور با سرعتهاي متفاوت درون آن حركت مي*كنند، نوعي افق رويداد مصنوعي ايجاد كند.
اين گروه با فرستادن پالس نسبتا كند ليزر درون فيبر*نوري كار را آغاز كرد. اين حركت موجي باعث تغيير خواص نوري فيبر شد. به همين دليل پالس دوم كه با سرعتي بالاتر فرستاده شده بود، پشت افق رويداد حاصل از موج اول گرفتار شد و به شكل مؤثري از حركت ايستاد.
برخي پژوهشگران معتقدند هنوز ممكن است راهي نجومي براي كشف تابش هاوكينگ وجود داشته باشد؛ چراكه هر قدر سياه*چاله*ها كوچك*تر باشند، تابش قوي*تري خواهند داشت. شايد تبخير سياه*چاله*هاي ميكروسكوپي كه بلافاصله پس از مهبانگ به وجودآمده*اند، توسط تلسكوپ فضايي پرتو گاماي فرمي قابل دريافت باشد.
پاسخ با نقل قول
علاقه مندی ها (بوک مارک ها)