Analog lubang hitam yang dibuat oleh makmal telah memberikan bukti baru bahawa objek kosmik misterius ini memancarkan aliran gas zarah bermuatan, lapor Science Alert, memetik kajian ilmiah baru yang diterbitkan dalam jurnal Nature. Ahli fizik mendakwa bahawa analog lubang hitam yang mereka buat mempunyai suhu, yang merupakan prasyarat untuk penyinaran dengan nama yang sama, yang diramalkan oleh Stephen Hawking.
Lubang hitam tidak mengeluarkan apa-apa. Atau adakah ia memancar?
Menurut relativiti umum (GR), tidak ada yang dapat melepaskan diri dari lubang hitam. Kekuatan graviti mereka sangat hebat sehingga cahaya, benda terpantas di Alam Semesta, tidak dapat mengembangkan kecepatan yang cukup untuk melepaskan diri dari pengaruhnya. Oleh itu, menurut relativiti umum, lubang hitam tidak dapat memancarkan sinaran elektromagnetik apa pun.
Walaupun begitu, teori Hawking tahun 1974 menyarankan bahawa jika peraturan mekanik kuantum ditambahkan pada pertanyaan, maka lubang hitam memang dapat memancarkan sesuatu. Ini adalah jenis teori radiasi elektromagnetik yang dinamakan Hawking sendiri.
Sinaran hipotetis ini menyerupai radiasi badan hitam yang dihasilkan oleh suhu lubang hitam, yang berbanding terbalik dengan jisimnya. Saintis belum dapat mencarinya secara langsung. Gambar sebenar lubang hitam pertama diambil baru-baru ini, jadi semuanya masih di hadapan. Walaupun begitu, ahli fizik percaya bahawa sinaran ini, jika ada, akan terlalu lemah untuk dijumpai dengan instrumen saintifik moden kita.
Mengukur suhu lubang hitam juga mencabar. Lubang hitam dengan jisim Matahari akan mempunyai suhu hanya 60 nanokelvin. Sinaran latar gelombang mikro kosmik yang akan diserapnya jauh lebih tinggi daripada radiasi Hawking yang akan dipancarkannya. Lebih-lebih lagi, semakin besar ukuran lubang hitam, semakin rendah suhunya.
Untuk menguji hipotesis Hawking, ahli fizik dari Universiti Teknikal Israel melakukan eksperimen dengan "analog" lubang hitam terdekat, yang telah berjaya dibuat dalam keadaan makmal hingga kini.
Video promosi:
Adakah radiasi Hawking nyata?
Ia dicipta oleh ahli fizik Israel Jeff Steinhower pada tahun 2016 dan merupakan kondensat Bose dari atom rubidium sejuk (disejukkan hingga hampir sifar mutlak), di mana satu atom bergerak dengan kelajuan supersonik, dan yang lain mereka bergerak sangat perlahan. Semasa bergerak, kondensat menghasilkan lubang hitam akustik yang dipanggil, yang menangkap bunyi (fonon) dan bukannya cahaya (foton). Kuantiti suara yang memasuki kawasan ini melintasi sejenis "cakrawala peristiwa akustik", kerana mereka tidak lagi dapat meninggalkannya. Mengkaji ciri-ciri analog akustik lubang hitam, para ahli membuat kesimpulan bahawa mereka hampir dengan model teoritis yang menunjukkan adanya radiasi Hawking.
Walaupun semasa eksperimen pada tahun 2016, Steinhower dan rakan-rakannya dapat menunjukkan bahawa di kawasan cakrawala peristiwa akustik analog mereka dari lubang hitam, sepasang fonon terjerat dapat muncul, salah satunya ditolak dari itu oleh atom-atom kondensat Bose yang perlahan-lahan mengalir ke ruang angkasa, sebenarnya mewujudkan kesan radiasi Hawking. Pada masa yang sama, fonon sepasang yang lain dapat diserap oleh analog lubang hitam kerana kondensat berkelajuan tinggi.
Harus diingat bahawa awal tahun ini, sekumpulan ahli fizik Israel dari Institut Weizmann, yang diketuai oleh Ulf Leonhardt, membuat analog lubang hitam mereka sendiri, yang menggunakan teknologi serat optik sebagai pangkalan untuk cakrawala peristiwa. Kemudian para saintis menganggap hasil yang diperhatikan serupa sebagai anomali statistik. Walau bagaimanapun, percubaan baru oleh kumpulan Steinhauer membuktikan bahawa ini tidak berlaku. Hasil eksperimen baru menunjukkan sekali lagi bahawa satu foton dapat dilemparkan ke ruang hipotesis, sementara yang lain dapat diserap oleh lubang hitam hipotesis. Leonhardt telah memberikan komen mengenai kejayaan kumpulan Steinhower:
Bukti bahawa Hawking betul berkembang, tetapi kaedah baru ini untuk menentukan suhu lubang hitam analog dapat membantu mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam mengenai termodinamik lubang hitam.
Nikolay Khizhnyak
