스티븐 호킹 박사는 1974 년 블랙홀 증발을 주장하는 혼란스러운 이론을 제시했습니다. 40 년이 지난 지금, 한 연구원은 실험실 환경에서 호킹 방사선의 시뮬레이션 생성을 발표했습니다.
블랙홀의 가능성은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 비롯되었습니다. 1916 년 Karl Schwarzchild는 빛이나 물질이 들어갈 수없는 주변의 경계를 가진 중력 특이성의 가능성을 처음으로 깨달았습니다.
이번 달, Technion – 이스라엘 공과 대학의 Jeff Steinhauer는 그의 논문에서 Nature 논문의“아날로그 블랙홀 레이저에서 자체 증폭 호킹 방사선 관찰”에 대해 설명합니다. 절대 영점 근처로 냉각되었고 레이저를 사용하여 호킹 방사선의 방출을 감지 할 수있었습니다. 이것이 호킹 방사선의 존재에 대한 첫 번째 유효한 증거 일 수 있으며 결과적으로 모든 블랙홀의 운명을 막을 수 있을까요?
실험실에서 호킹 방사선 아날로그를 만드는 첫 번째 시도는 아닙니다. 2010 년에는 유리 블록, 레이저, 거울 및 냉장 탐지기 (Phys. Rev. Letter, Sept 2010)에서 아날로그가 만들어졌습니다. 연기가 거울을 동반하지 않았습니다. 유리를 통과하는 강렬한 레이저 광의 초단 펄스는 RIP (Refractive Index Perturbation)를 유발하였으며, 이는 이벤트 지평으로 기능했습니다. RIP에서 빛이 방출되는 것을 보았습니다. 그럼에도 불구하고, F. Belgiorno et al. 논쟁의 여지가 있습니다. 더 많은 실험이 여전히 필요했다.
Steinhauer의 Hawking 방사선 복제에 대한 최신 시도는보다 첨단 기술을 사용합니다. 그는 절대 온도 0에 가까운 이국적인 물질 상태 인 보스-아인슈타인 응축액을 만듭니다. 응축수 내에서 생성 된 경계는 이벤트 지평으로 기능했습니다. 그러나 자세한 내용을 살펴보기 전에 한 걸음 물러서 Steinhauer와 다른 사람들이 무엇을 복제하려고하는지 살펴 보겠습니다.
호킹 방사선을 만들기위한 레시피는 블랙홀로 시작합니다. 모든 크기의 블랙홀이 가능합니다. 호킹의 이론에 따르면 작은 블랙홀은 큰 블랙홀보다 더 빠르게 방출되며 그 안에 떨어지는 물질이없는 경우에는 축적이 훨씬 빨리 "증발"합니다. 거대한 블랙홀은 호킹 방사선을 통해 증발하기 위해 현재 우주 시대보다 백만 배 이상 걸릴 수 있습니다. 누출이 느린 타이어처럼 대부분의 블랙홀은 가장 가까운 수리 센터로 연결됩니다.
블랙홀이 있습니다. 이벤트 지평이 있습니다. 이 지평은 Schwarzchild 반경이라고도합니다. 이벤트 지평으로 들어오는 빛이나 물질은 절대 체크 아웃 할 수 없습니다. 또는 이것은 호킹 박사의 이론이 그것을 뒤집을 때까지 인정 된 이해였습니다. 그리고 사건의 지평선 바깥에는 약간의 경고가있는 평범한 공간이 있습니다. 향신료를 첨가 한 것으로 생각하십시오. 사건의 지평선에서 블랙홀로부터의 중력은 매우 극도로 커서 양자 효과를 유도하고 확대합니다.
우리 내부와 우주 끝까지의 모든 공간에는 양자 진공이 포함됩니다. 우주의 양자 진공 어디에나 가상 입자 쌍이 나타나고 사라지고 있습니다. 매우 짧은 시간 단위로 서로를 즉시 소멸시킵니다. 사건의 지평에서 극한의 조건으로, 전자 및 양전자와 같은 가상 입자 및 항 입자 쌍이 구체화되고 있습니다. 사건의 지평선에 충분히 가깝게 보이는 것들은 하나 또는 그 이상의 가상 입자가 블랙홀 중력에 의해 압축되어 하나의 입자 만 남게되어 결과적으로 블랙홀 주위에서 나오는 방사선에 자유롭게 추가 될 수 있습니다. 전체적으로 천문학 자들이 블랙홀의 존재를 탐지하기 위해 사용할 수 있지만 직접 관찰하지 않는 방사선. 그것은 페어링 해제 블랙홀에서 발생하는 블랙홀에 의한 가상 입자 수
그렇다면 천문학 자들은 왜 우주에서 호킹 방사선을 검색하지 않습니까? 문제는 방사선이 매우 약하고 어크 레션 디스크가있는 블랙홀 주변의 다른 많은 물리적 프로세스에 의해 생성 된 방사선에 압도된다는 것입니다. 에너지 과정의 코러스에 의해 방사선이 익사합니다. 따라서 가장 즉각적인 가능성은 아날로그를 사용하여 Hawking 방사선을 복제하는 것입니다. 블랙홀의 질량과 에너지에 비해 호킹 방사선은 약한 반면, 방사선은 본질적으로 모체에서 잘 떨어져 나가기 위해 우주에서 항상 항상 있습니다.
블랙홀에 대한 이해가 커지면서 수렴이 호킹 박사의 중요한 작업으로 이어졌습니다. 호킹을 포함한 이론가들은 블랙홀을 묘사하는 데 필요한 양자 및 중력 이론에도 불구하고 블랙홀도 블랙 바디처럼 행동한다는 것을 깨달았습니다. 그것들은 열역학에 의해 지배되며 엔트로피의 노예입니다. 호킹 방사선의 생산은 열역학적 과정으로 특징 지어 질 수 있으며, 이것이 우리를 실험자들에게로 이끌게합니다. 다른 열역학적 프로세스를 사용하여 이러한 유형의 방사선 방출을 복제 할 수 있습니다.
선박에서 Bose-Einstein 응축수를 사용하여 Steinhauer는 레이저 광선을 섬세한 응축수로 보내 이벤트 수평선을 만듭니다. 또한, 그의 실험은 사건 지평을 정의하는 두 경계 사이에 갇히는 음파를 만듭니다. Steinhauer는 아날로그 사건의 수평선에서 발생하는 음파가 일반적인 레이저 캐비티에서 빛에서 발생하는 것처럼 증폭 될뿐만 아니라 Dr. Hawking의 블랙홀 이론에 의해 예측 된 것으로 밝혀졌다. 아날로그 이벤트의 수평선에 레이저에서 빛이 빠져 나옵니다. Steinhauer는이 탈출 빛이 오랫동안 찾는 호킹 방사선을 대표한다고 설명합니다.
Nature에서이 연구의 출판은 상당한 동료 심사를 받았지만 그 자체만으로는 그의 연구 결과를 검증하지는 못했습니다. Steinhauer의 연구는 이제 훨씬 더 철저한 감시를 견뎌 낼 것입니다. 다른 사람들은 그의 작품을 복제하려고 시도 할 것입니다. 그의 실험실 설정은 아날로그이며 그가 관찰하는 것이 실제로 호킹 방사선을 나타내는 지 확인해야합니다.
참고 문헌 :
“아날로그 블랙홀 레이저에서 자체 증폭 호킹 방사선 관찰”, Nature Physics, 2014 년 10 월 12 일
"초단파 레이저 펄스 필라멘트로부터의 호킹 방사선", F. Belgiorno, et al., Phys. 편지, 2010 년 9 월
"블랙홀 폭발?", S. W. Hawking 등, Nature, 1974 년 3 월 1 일
“블랙홀의 양자 역학”, S. Hawking, Scientific American, 1977 년 1 월
