مشاهده اثرات کوانتومی تابش هاوکینگ برای اولین بار و در یک سیاه چاله آزمایشگاهی!

0

سیاه چاله ها یکی از مرموزترین مکان های کائنات هستند. مکان هایی که به خاطر گرانش فوق العاده، حتی نور هم قادر به گریختن نیست و همین دلیل، نام سیاه چاله را برازنده ی آنها می کند. حالا دانشمند جسوری موفق به ساخت یک سیاهچاله و مشاهده ی اثرات کوانتومی تابش هاوکینگ شده است. با دیپ لوک همراه باشید…

این هفته، اخبار دنیای فیزیک بسیار هیجان انگیز بود که البته تمام آنها تایید کننده ی نظریه ها و آزمایش های قبلی بودند، از تایید معمای شعاع پروتون تا تایید وجود پنجمین نیروی طبیعت و حالا که خبر جدید مربوط به تایید اثرات کوانتومی تابش هاوکینگ در یک سیاه چاله ی ساختگی است. قضیه از این قرار است که جف استینهاور (فیزیکدان موسسه ی تکنولوژی اسرائیل)، در یک آزمایش بسیار جالب موفق شد یک سیاهچاله ی مجازی را در آزمایشگاهش خلق کند و بدین طریق اثرات کوانتومی تابش هاوکینگ را برای اولین بار مشاهده کند. او در این آزمایش، به جای نور از صدا استفاده کرد. نتایج این آزمایش جالب سه روز پیش، در ژورنال Nature Physics منتشر شد.

دانشمندان سال ها معتقد بودند که هیچ چیزی نمی تواند از یک سیاه چاله فرار کند تا اینکه در سال ۱۹۷۴، استیون هاوکینگ مقاله ای منتشر کرد که بر اساس آن، فرار از سیاهچاله، امری غیرممکن نبوده و برخی ذرات می‌توانند از آن بگریزند. امروزه این ذرات، تابش هاوکینگ نامیده می‌شوند. ایده‌ی هاوکینگ این بود که اگر یک ذره (و مثلا همتای پادماده اش) به طور همزمان در لبه ی سیاه چاله ظاهر شوند، یکی از این دو می تواند به درون سیاه چاله بلغزد و دیگری از آن فرار کند. ذره ای که از سیاه چاله می گریزد، مقداری از انرژی سیاه چاله را با خود می‌برد و به همین دلیل است که سیاه چاله ها به مرور کوچک شده و در نهایت ناپدید می‌شوند. از آنجایی که این تایش ها، بسیار ضعیف هستند، هیچ کس تا کنون نتوانسته تابش هاوکینگ را مشاهده کند، به همین دلیل، محققان به سمت ساخت سیاه چاله های مجازی در آزمایشگاه ها روی آوردند تا به این روش، اثرات کوانتومی تابش هاوکینگ را مشاهده کرده و در واقع آن را تایید کنند.

اولین پیشنهاد برای ساخت یک سیاه چاله ی مجازی در سال ۱۹۸۱ و توسط بیل اونرو از دانشگاه بریتیش کلمبیا، ارائه شد. او پیشنهاد کرد چنین سیاه چاله ای را می توان با استفاده از آب به جای نور خلق کرد. او یک فونون را در لبه ی یک آبشار، درنظر گرفت. سپس تصور کرد زمانیکه آب پایین می‌آید، سرعت می‌گیرد و سریع تر از صوت حرکت می‌کند که در نتیجه، فونون به دام می‌افتد. اما اگر فونون یک همتای درهم تنیده داشت، می توانست قبل از به دام افتادن، فرار کند. حالا استینهاور آزمایش خود را بر اساس همین ایده، ساخته و ادعا می کند اثرات کوانتومی تابش هاوکینگ را مشاهده کرده است.

در این آزمایش، جفت فونون هایی درهم تنیده درون مقدار کمی از مایع قرار داشتند. این مایع که یک حالت چگال بوز-اینشتین اتم های روبیدیوم ۸۷ بود، به کمک لیزر مجبور به حرکت بسیار سریع شده بود. وقتی مایع با سرعت بیشتر از سرعت صوت حرکت می کرد، یکی از فونون ها به درون مایع هل داده می‌شد در حالیکه دیگری فرار می‌کرد. استینهاور پس از ۴۶۰۰ بار انجام این آزمایش، متعاقد شد که ذرات درهم تنیده شده بودند، چرا که درهم تنیدگی ذرات، شرط لازم برای تابش هاوکینگ بود. اگرچه یافته های استینهاور، درست بودن نظریه ی هاوکینگ را کاملا ثابت نمی کند، اما محققان را برای رسیدن به آن، بسیار مطمئن تر می کند.

دانلود مقاله ی اصلی به صورت PDF

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

ارسال نظر


*