Čierne diery a Hawkingovo žiarenie

ANDRZEJ WOJCICKI / KNIŽNICA VEDECKÝCH FOTOGRAFIÍ / Getty Images

Hawkingovo žiarenie, niekedy tiež nazývané Bekenstein-Hawkingovo žiarenie, je teoretická predpoveď od britského fyzika Stephen Hawking čo vysvetľuje tepelné vlastnosti týkajúce sa čierne diery .

Normálne sa predpokladá, že čierna diera do nej vtiahne všetku hmotu a energiu v okolitej oblasti v dôsledku intenzívnych gravitačných polí; v roku 1972 však izraelský fyzik Jacob Bekenstein navrhol, že čierne diery by mali mať dobre definovaný entropia a inicioval vývoj termodynamiky čiernych dier, vrátane emisie energie, av roku 1974 Hawking vypracoval presný teoretický model, ako čierna diera mohol emitovať žiarenie čierneho telesa .

Hawkingovo žiarenie bolo jednou z prvých teoretických predpovedí, ktoré poskytli pohľad na to, ako môže gravitácia súvisieť s inými formami energie, čo je nevyhnutnou súčasťou každej teórie kvantová gravitácia .

Vysvetlenie Hawkingovej radiačnej teórie

V zjednodušenej verzii vysvetlenia Hawking predpovedal, že kolísanie energie z vákua spôsobuje generovanie párov častica-antičastica virtuálnych častíc v blízkosti horizontu udalostí čiernej diery. Jedna z častíc spadne do čiernej diery, zatiaľ čo druhá unikne skôr, ako budú mať príležitosť sa navzájom anihilovať. Čistým výsledkom je, že niekomu, kto sa pozerá na čiernu dieru, by sa zdalo, že bola vyžiarená častica.

Keďže častica, ktorá je emitovaná, má pozitívnu energiu, častica, ktorá je absorbovaná čiernou dierou, má negatívnu energiu v porovnaní s vonkajším vesmírom. To má za následok, že čierna diera stráca energiu, a tým aj hmotnosť (pretože A = mc ^dva).

Menšie prvotné čierne diery môžu v skutočnosti vyžarovať viac energie, než absorbujú, čo vedie k strate čistej hmoty. Väčšie čierne diery , ako sú tie, ktoré sú jednou slnečnou hmotou, absorbujú viac kozmického žiarenia, ako vyžarujú prostredníctvom Hawkingovho žiarenia.

Kontroverzia a iné teórie o žiarení čiernych dier

Hoci Hawkingova radiácia je všeobecne akceptovaná vedeckou komunitou, stále je s ňou spojená určitá kontroverzia.

Existujú určité obavy, že v konečnom dôsledku vedie k strate informácií, čo spochybňuje presvedčenie, že informácie nemožno vytvoriť ani zničiť. Alternatívne tí, ktorí v skutočnosti neveria, že samotné čierne diery existujú, sa podobne zdráhajú akceptovať, že absorbujú častice.

Fyzici navyše spochybnili pôvodné Hawkingove výpočty v tom, čo sa stalo známym ako transplanckovský problém na základe toho, že kvantové častice v blízkosti gravitačného horizontu sa správajú zvláštne a nemožno ich pozorovať ani vypočítať na základe časopriestorovej diferenciácie medzi súradnicami pozorovania a tým, ktoré sa pozoruje.

Ako väčšina prvkov kvantovej fyziky, pozorovateľné a testovateľné experimenty súvisiace s teóriou Hawkingovho žiarenia sú takmer nemožné; navyše, tento efekt je príliš malý na to, aby sa dal pozorovať v experimentálne dosiahnuteľných podmienkach modernej vedy, takže výsledky takýchto experimentov sú stále nepresvedčivé na potvrdenie tejto teórie.