Teadlased kontrollisid Hawkingi musta augu hääbumise hüpoteesi ülivoolava rubiidiumi abil

 (4)
Teadlased kontrollisid Hawkingi musta augu hääbumise hüpoteesi ülivoolava rubiidiumi abil
Maailma esimene foto mustast augustFoto: Event Horizon Telescope (EHT)/National Science Foundation/Handout via REUTERS

Tunnustatud füüsik Stephen Hawking suri mullu, kuid tema töö elab edasi. Rühm Iisraeli teadlaseid usub, et neil on õnnestunud kinnitada üht Hawkingi kuulsamatest prognoosidest.

Uurijad leidsid ülivoolava kvantvedeliku abil tõendeid, mis kinnitavad, et nn Hawkingi kiirgus on tõeline mustade aukudega kaasnev nähtus. Hawkingi kiirguse hüpoteesi tõendamine võib muuta seda, kuidas inimkond mõistab universumit ja tähtede saatust.

Mitukümmend aastat tagasi tuletati Hawkingi musti auke käsitleva murrangulise teoreetilise teadustöö põhjal hulk prognoose, millest suur osa on hiljem kinnitust leidnud. Võib-olla kõige huvitavam ja vastuokslikum tema musta augu hüpoteesidest on Hawkingi kiirgus, mille olemasolu oli seni praktiliselt võimatu katseliselt kontrollida.

Stephen Hawkingi osutusel tähendavad kvanttasandil kehtivad pentsikud reeglid muuhulgas seda, et mustad augud ei püsi igavesti, vaid neist „lekib“ ajastute jooksul energiat, kuni mustad augud täielikult hajuvad. Hawking osutas, et kvantfüüsikalises mõttes ei ole kosmiline vaakuum tegelikult tühi. Kujuteldamatult lühikesteks ajahetkedeks tekivad selles virtuaalsete osakeste paarid, mis otsekohe ühinevad ja hävivad. Must auk aga võib sellesse protsessi sekkuda.

Musta augu gravitatsioonijõud on nii suur, et isegi valgus ei suuda selle sündmushorisondist väljapoole murda. Seega võib must auk endasse neelata ka eelmainitud virtuaalsed osakesed, mistõttu pole välistatud, et erandlikel juhtudel neeldub virtuaalosakeste paari üks osapool musta auku, teine aga mitte. Sellisel juhul kaotab must auk väikese osa enda massist nn Hawkingi kiirguse kujul.

Seotud lood:

Kuna Hawkingi kiirguse "signaal" on nii tilluke, pole inimkonna käsutuses praegu veel tehnikat, millega seda reaalsete mustade aukude lähikonnas mõõta. Seetõttu kasutas Iisraeli riikliku tehnikainstituudi Technion uurijate töörühm oma uurimuses musta augu analoogi, mida esmakordselt demonstreeriti suhteliselt hiljuti, alles 2009. aastal. Too analoog on helikiirusest kiiremini liikuvatest ülikülma rubiidiumi aatomitest koosnev nn Bose-Einsteini kondensaat, mis tekitab helilainete "sündmushorisondi".

Eksperimendi raames asendasid uurijad virtuaalosakeste paarid teineteist täiendavate helilainete paaridega. Üks sellistest lainetest liikus üle helilise sündmushorisondi piiri, teine eemaldus sellest. Teadlastel õnnestus mõõta süsteemi kiirgushulka ning kinnitada, et selle temperatuuri määrasid ainuüksi helikiirus ja voolavus. Kondensaat kiirgas lainepikkuste püsivat vahemikku, mis kattus Hawkingi mustade aukude käitumist kirjeldavates hüpoteesides prognoosituga.

Tegemist on juba teise eksperimendiga Technionis, millega Hawkingi kiirguse olemasolu taolisel viisil kinnitatakse. Uues katses kasutati varasemast tundlikumaid instrumente, millega saavutatud tulemused hüpoteesi veelgi tugevamini kinnitavad. Järgmiseks soovivad uurijad eksperimenti korrata, et mõõta Bose-Einsteini kondensaadis aja jooksul aset leidvaid muutuseid. Kunagi tulevikus võivad sel moel omandatud uued teadmised osutuda kasulikuks tõeliste mustade aukude uurimise juures.