ดร. สตีเฟ่นฮอว์คิงส่งทฤษฎีรบกวนในปี 1974 ที่อ้างว่าหลุมดำระเหย ตอนนี้ 40 ปีต่อมานักวิจัยได้ประกาศการสร้างแบบจำลองของรังสีฮอว์คิงในห้องปฏิบัติการ
ความเป็นไปได้ของหลุมดำนั้นมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein Karl Schwarzchild ในปี 1916 เป็นคนแรกที่ตระหนักถึงความเป็นไปได้ของภาวะเอกฐานความโน้มถ่วงที่มีขอบเขตล้อมรอบที่แสงหรือสสารเข้าไม่สามารถหลบหนีได้
เดือนนี้ Jeff Steinhauer จาก Technion - สถาบันเทคโนโลยีแห่งอิสราเอลอธิบายในเอกสารของเขาว่า“ การสังเกตการแผ่รังสีฮอว์คิงด้วยตนเองในเลเซอร์หลุมดำแบบอะนาล็อก” ในวารสาร Nature วิธีสร้างขอบเขตอะนาล็อกเหตุการณ์โดยใช้สาร เย็นลงจนใกล้ถึงศูนย์สัมบูรณ์และการใช้เลเซอร์ก็สามารถตรวจจับการปล่อยรังสีฮอว์คิงได้ นี่อาจเป็นหลักฐานแรกที่ถูกต้องของการมีอยู่ของรังสีฮอว์คิงและจึงปิดผนึกชะตากรรมของหลุมดำทั้งหมด
นี่ไม่ใช่ความพยายามครั้งแรกในการสร้างอะนาล็อกรังสีฮอว์คิงในห้องปฏิบัติการ ในปี 2010 อะนาล็อกถูกสร้างขึ้นจากบล็อกของแก้ว, เลเซอร์, กระจกและเครื่องตรวจจับความเย็น (Phys. Rev. Letter, Sept 2010); ไม่มีควันมาพร้อมกับกระจก พัลส์ที่สั้นมากเป็นพิเศษของแสงเลเซอร์ที่รุนแรงผ่านกระจกทำให้ดัชนีการหักเหของแสง (RIP) ซึ่งทำหน้าที่เป็นขอบฟ้าเหตุการณ์ เห็นแสงเปล่งจาก RIP อย่างไรก็ตามผลลัพธ์โดย F. Belgiorno และคณะ ยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน การทดลองเพิ่มเติมยังคงรับประกัน
ความพยายามล่าสุดในการเลียนแบบการแผ่รังสีฮอว์คิงโดย Steinhauer ใช้วิธีการทางเทคโนโลยีที่สูงขึ้น เขาสร้างคอนเดนเสทของ Bose-Einstein ซึ่งเป็นสสารที่แปลกใหม่ที่อุณหภูมิใกล้เคียงศูนย์จริง ๆ ขอบเขตที่สร้างขึ้นภายในคอนเดนเสททำหน้าที่เป็นขอบฟ้าเหตุการณ์ อย่างไรก็ตามก่อนที่จะเข้าไปดูรายละเอียดเพิ่มเติมให้เราย้อนกลับไปก่อนและพิจารณาว่า Steinhauer และคนอื่น ๆ กำลังพยายามทำซ้ำอะไร
สูตรการสร้างรังสีฮอว์คิงเริ่มต้นด้วยหลุมดำ หลุมดำทุกขนาดจะทำเช่นนั้น ทฤษฎีของฮอว์คิงระบุว่าหลุมดำขนาดเล็กจะแผ่เร็วกว่าที่ใหญ่กว่าและในกรณีที่ไม่มีสสารตกหล่น - การเพิ่มจะ“ ระเหย” เร็วขึ้นมาก หลุมดำขนาดยักษ์อาจใช้เวลานานกว่าหนึ่งล้านเท่าในยุคปัจจุบันของจักรวาลที่จะระเหยไปตามการแผ่รังสีฮอว์คิง เหมือนยางที่รั่วช้าหลุมดำส่วนใหญ่จะพาคุณไปยังสถานีซ่อมที่ใกล้ที่สุด
ดังนั้นคุณมีหลุมดำ มันมีขอบฟ้าเหตุการณ์ ขอบฟ้านี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Schwarzchild radius; แสงหรือการตรวจสอบเรื่องในขอบฟ้าเหตุการณ์ไม่สามารถตรวจสอบออก หรือนี่คือความเข้าใจที่ได้รับการยอมรับจนกระทั่งทฤษฎีของดร. ฮอว์คิงยกระดับขึ้น และด้านนอกขอบฟ้าเหตุการณ์คือพื้นที่ธรรมดาที่มีคำเตือนอยู่บ้าง พิจารณาด้วยเครื่องเทศที่เพิ่มเข้ามา ที่ขอบฟ้าเหตุการณ์แรงโน้มถ่วงจากหลุมดำนั้นรุนแรงมากจนก่อให้เกิดและขยายเอฟเฟกต์ควอนตัม
พื้นที่ทั้งหมด - ภายในตัวเราและรอบ ๆ ตัวเราจนถึงจุดสิ้นสุดของจักรวาลรวมถึงสูญญากาศควอนตัม สูญญากาศควอนตัมในพื้นที่ทุกแห่งคู่อนุภาคเสมือนปรากฏและหายไป ทำลายล้างซึ่งกันและกันในทันทีในเวลาอันสั้น ด้วยสภาวะสุดขั้วที่ขอบฟ้าเหตุการณ์คู่ของอนุภาคเสมือนและตัวต่อต้านอนุภาคเช่นอิเล็กตรอนและโพสิตรอนกำลังเกิดขึ้น สิ่งที่ปรากฏอยู่ใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์สามารถมีหนึ่งหรืออนุภาคเสมือนอื่น ๆ ที่ถูก zapped ขึ้นโดยแรงโน้มถ่วงของหลุมดำเหลือเพียงอนุภาคเดียวซึ่งขณะนี้มีอิสระที่จะเพิ่มการแผ่รังสีที่เปล่งออกมาจากรอบหลุมดำ; การแผ่รังสีที่โดยรวมคือสิ่งที่นักดาราศาสตร์สามารถใช้เพื่อตรวจจับการปรากฏตัวของหลุมดำ แต่ไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง มันคือ เลิกจับคู่ ของอนุภาคเสมือนโดยหลุมดำที่ขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ทำให้เกิดรังสีฮอว์คิงซึ่งตัวมันเองนั้นแสดงถึงการสูญเสียมวลสุทธิจากหลุมดำ
เหตุใดจึงไม่นักดาราศาสตร์เพียงแค่ค้นหาในพื้นที่สำหรับรังสีฮอว์คิง ปัญหาคือการแผ่รังสีนั้นอ่อนมากและเกิดจากการแผ่รังสีที่เกิดจากกระบวนการทางกายภาพอื่น ๆ มากมายรอบ ๆ หลุมดำด้วยดิสก์สะสมมวลสาร การแผ่รังสีจะถูกกลบด้วยการขับร้องของกระบวนการที่เต็มไปด้วยพลัง ดังนั้นความเป็นไปได้ที่รวดเร็วที่สุดคือการทำซ้ำเรย์ฮอว์คิงโดยใช้อะนาล็อก ในขณะที่การฉายรังสีฮอว์คิงอ่อนแอเมื่อเปรียบเทียบกับมวลและพลังงานของหลุมดำ แต่การแผ่รังสีนั้นมีอยู่ตลอดเวลาในเอกภพที่จะแตกออกเป็นชิ้น ๆ
นี่คือจุดที่การบรรจบกันของความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นของหลุมดำนำไปสู่การทำงานของดร. ฮอว์คิง นักทฤษฎีรวมถึงฮอว์คิงตระหนักว่าแม้จะมีทฤษฎีควอนตัมและแรงโน้มถ่วงที่จำเป็นต้องอธิบายหลุมดำ แต่หลุมดำก็ทำตัวเหมือนร่างดำ พวกมันถูกควบคุมโดยอุณหพลศาสตร์และเป็นทาสของเอนโทรปี การผลิตรังสีฮอว์คิงสามารถมีลักษณะเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์และนี่คือสิ่งที่นำเรากลับไปยังนักทดลอง กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์อื่น ๆ สามารถนำมาใช้เพื่อจำลองการปล่อยรังสีชนิดนี้
การใช้คอนเดนเสท Bose-Einstein ในเรือ Steinhauer นำลำแสงเลเซอร์ไปยังคอนเดนเสทที่ละเอียดอ่อนเพื่อสร้างขอบฟ้าเหตุการณ์ นอกจากนี้การทดลองของเขายังสร้างคลื่นเสียงที่ติดอยู่ระหว่างสองขอบเขตที่กำหนดขอบฟ้าเหตุการณ์ Steinhauer พบว่าคลื่นเสียงที่ขอบฟ้าเหตุการณ์อะนาล็อกของเขาถูกขยายให้กว้างขึ้นราวกับว่าเกิดขึ้นกับแสงในโพรงเลเซอร์ทั่วไป แต่ก็เป็นไปตามคำทำนายของทฤษฏีหลุมดำของดร. ฮอว์คิง แสงจากแสงเลเซอร์ลอดผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์แบบอะนาล็อก Steinhauer อธิบายว่าแสงที่หลบหนีนี้เป็นตัวแทนของรังสีฮอว์คิงที่หามานาน
การเผยแพร่งานนี้ในธรรมชาติได้รับการทบทวนอย่างมากพอที่จะยอมรับ แต่เพียงอย่างเดียวไม่ได้ตรวจสอบสิ่งที่เขาค้นพบ ตอนนี้งานของ Steinhauer จะทนต่อการตรวจสอบที่ดียิ่งขึ้น คนอื่นจะพยายามทำซ้ำงานของเขา การตั้งค่าห้องปฏิบัติการของเขาเป็นแบบอะนาล็อกและยังคงต้องได้รับการตรวจสอบว่าสิ่งที่เขาสังเกตเห็นนั้นหมายถึงรังสีฮอว์คิง
อ้างอิง:
“ การสังเกตการแผ่รังสีฮอว์คิงด้วยตนเองในเลเซอร์หลุมดำแบบอะนาล็อก”, Nature Physics, 12 ตุลาคม 2014
“ การแผ่รังสีฮอว์คิงจาก Ultrashort Laser Pulse Filaments”, F. Belgiorno, et al., Phys. จดหมาย, กันยายน 2010
“ การระเบิดของหลุมดำ?”, W. W. Hawking, et al., ธรรมชาติ, 1 มีนาคม 2517
“ กลศาสตร์ควอนตัมของหลุมดำ”, S. Hawking, นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน, มกราคม 1977
