Cand o gaura neagra nu mai are cu ce se hrani, aceasta “slabeste” si moare, insa o face intr-un mod spectaculos, intr-o explozie de radiatii Hawking. Cel putin acesta este modul in care este inteles acest fenomen astazi. Cosmologul, fizicianul si astrofizicianul Stephen Hawking a demonstrat in anul 1974 ca gaurile negre ar trebui sa emita radiatii electromagnetice cu un spectru de corp negru – acest proces mai este numit si evaporarea gaurii negre. Pe scurt, acest proces teoretic functioneaza cam asa: perechi de particule-antiparticule sunt produse in mod constant si dispar rapid (prin anihilare); aceste perechi sunt perechi virtuale, iar “existenta” lor este o consecinta a principiului de incertitudine.
In mod normal, nu vedem particulele sau antiparticulele acestor perechi si stim despre existenta lor doar prin anumite efecte (de exemplu, efectul Casimir). Cu toate acestea, daca asemenea perechi virtuale apar in apropiere de orizontul evenimentului unei gauri negre, una din ele o poate traversa, iar cealalta poate scapa – astfel, gaura neagra pierde masa. La o distanta mare de orizontul evenimentului, acest lucru arata la fel ca radiatiile unui corp negru.
Se pare ca, cu cat masa gaurii negre este mai mica, cu atat mai repede aceasta se va pierde datorita radiatiei lui Hawking – chiar la final, gaura neagra dispare intr-o explozie intensa de radiatii gamma (pentru ca temperatura gaurii negre creste pe masura ce aceasta se micsoreaza). Totusi, niciuna din gaurile negre din Calea Lactee nu va exploda prea curand – acestea nu numai ca inca mai acumuleaza masa, insa unei gauri negre i-ar trebui mult mai multi ani pentru a se evapora, iar universul are doar putin peste 13 miliarde de ani. Exista multe dileme legate de gaurile negre si radiatia Hawking – de exemplu, evaporarea unei gauri negre prin radiatie Hawking pare sa insemne ca informatia se pierde pentru totdeauna. Cauza principala a acestor dileme este legata de mecanica cuantica si relativitatea generala – aceste doua teorii sunt incompatibile.
Crearea radiatiei Hawking in laborator
De ceva timp, astronomii scaneaza cerurile in cautarea unor semne care sa indice prezenta radiatiilor Hawking. Pana acum n-au gasit nimic. Recent, se pare ca un grup de fizicieni le-a luat-o inainte, acestia sustinand ca au creat radiatii Hawking in laborator. Acesti fizicieni sunt de parere ca pot produce radiatii Hawking intr-un mod repetabil, confirmand in cele din urma predictia lui Stephen Hawking. In continuare veti afla modul in care a fost posibila aceasta realizare.
Fizicienii si-au dat seama de mult ca, la cea mai mica scara, spatiul este umplut cu o incalceala de particule care apar si dispar in mod constant. Aceste particule se formeaza sub forma unor perechi de particule-antiparticule, care se anihileaza rapid. Predictia lui Hawking a pornit de la intrebarea “Ce s-ar intampla cu perechile de particule-antiparticule care s-ar forma la marginea unei gauri negre?”. De-atunci, alti fizicieni au subliniat faptul ca gaurile negre nu sunt singurele locuri in care se poate forma un orizont al evenimentului. Orice mediu in care undele pot calatori, poate sustine un orizont al evenimentului, iar in teorie, ar trebui sa fie posibil ca radiatia Hawking sa poata fi vazuta si in aceste medii.
Astazi, Franco Belgiorno de la Universitatea din Milan si colegii lui sustin ca au produs radiatii Hawking prin transmiterea unui puls laser intens printr-un material nonlinear (unul in care lumina insasi schimba indicele de refractie al mediului). Pe masura ce pulsul se misca prin material, indicele de refractie se schimba, creand un fel de unda in forma de arc, in care indicele de refractie este mult mai mare decat materialul din jur. Aceasta crestere a indicelui de refractie face ca lumina care se indreapta catre material sa incetineasca. Acest lucru creeaza un orizont dincolo de care lumina nu poate patrunde – ceea ce fizicienii numesc orizontul evenimentului unei gauri albe. Poate va intrebati de ce este radiatia Hawking atat de importanta. Unul dintre motive este ca aceasta este singura modalitate cunoscuta prin care o gaura neagra se poate evapora, prin urmare, o dovada a existentei sale ar avea efecte profunde pentru cosmologie si modul in care se va sfarsi universul.
