Stephen Hawkingi kuulus oletus mustade aukude auramisest sai esimese katselise kinnituse

Stephen Hawking

FOTO: Joe Giddens / PA Wire/PA Images / Scanpix

Teadlased suutsid laboritingimustes toota mullu lahkunud maailmakuulsa füüsiku järgi nime saanud kiirguse, mida peetakse mustade aukude võimaliku auramise põhjuseks.

Stephen Hawking võis küll olla üks oma põlvkonna kuulsamatest füüsikutest, kuid kuna tema erialaks olid kosmoloogia ja teoreetiline füüsika, jäid mitmed tema välja käidud teooriad suuresti hüpoteesi tasemele. Pärast Hawkingi surma tõdes ka Eesti füüsik Andi Hektor, et Hawkingi teooriate paikapidavuse osas saame ammendavaid tõendeid alles aastate pärast.

«Kuna ta tegeles väga teoreetiliste füüsikateemadega, läheb üksjagu aega, et mõni tema poolt ennustatud nähtus looduses avastataks. Just siis saame ka lõpliku vastuse, et milline oli tema panus füüsikasse,» ütles Hektor tollal Postimehele. «Õnneks füüsika on üks imeline teadus, kus avastused on ootamatud ja ennustamatud. Teisalt, Hawkingi panus teoreetilisse füüsikasse on hindamatu. Esimese teemana tuleb paratamatult pähe nn Hawkingi kiirgus, mida teadlased omavahel kutsuvad ka mustade aukude aurustumiseks.»

Nüüd ongi grupp Iisraeli teadlasi teinud Hawkingi pakutud nähtuse uurimises edusammu ning kirjeldavad ajakirjas Physical Review Letters ilmunud teadusartiklis eksperimenti, mille käigus õnnestus luua labori tingimustes Hawkingi kiirgus, kirjutab Science Alert.

Graafika: Allan Triik

Hawkingi ennustus seisneb järgnevas. On teada, et mustad augud neelavad oma ülivõimsa gravitatsiooni tõttu endasse kõik mateeria, mis üldse nende lähedusse satub ning alates teatud piirist ei ole enam mingit tagasiteed – auk neelab endasse nii mateeria kui ka valguse ning kõik, mis sellest piirist teisele poole jääb, on meile vaatlemiseks lõplikult kadunud. Must auk on ka oma nime saanud selle järgi, et üldrelatiivsuse seaduste kohaselt ei tohiks ta väljutada pisimatki kogust elektromagnetkiirgust. See piir ise kannab nimetust sündmushorisont.

Hawking lõi aga sellesse teooriasse mõra. Nimelt näitas ta 1974. aastal, et kvantfüüsika mõju tõttu peavad mustad augud siiski mingit kiirgust eritama. Välja pakutud nn Hawkingi kiirguse tagajärjel väheneb mustade aukude mass vähehaaval kuni võib ühel hetkel viia ka aukude hääbumiseni. Füüsikud nimetavad seda nähtust mustade aukude aurustumiseks.

Stephen Hawkingi poeg Timothy ja tütar Lucy vaatamas füüsiku mustade aukude aurustumise teooriat tutvustavat animatsiooni.

FOTO: ADRIAN DENNIS / AFP

Sellest ajast ongi teadlased üritanud luua tehistingimusi, milles kasvõi kaudselt Hawkingi kiirgust tekitada. Võimalike musta augu asendajatena on katsetatud näiteks spetsiaalseid vedelikuanumaid, Bose-Einsteini kondensaate kui ka optilistesse kaapritesse lukustatud valgust.

«Hawkingi kiirgus on üldisem nähtus kui algselt arvati,» selgitas füüsik Ulf Leonhardt Physics Worldile. «See tekib pea iga kord, kui tekib sündmushorisont, olgu see siis astrofüüsikas, optilistes materjalides, veelainetes või ülikülmades aatomites.»

Kuigi sellised Hawkingi kiirguse juhud ei taastooda musti auke, kehtib nendegi puhul samasugune matemaatika kui kosmiliste neelajate puhul.

Leonhardti ja kolleegide lahendus põhines optilisest kiust kaablitel. Mööda kaablit saadeti eri värvusega valguse impulsid, mille omavahel liitumisel tekib sündmushorisondi laadne nähtus. Sellele saadi kinnitus nn «negatiivse kiirguse» mõõtmise teel. Tegemist oli sündmushorisondi mõjul tekkinud kiirgusega, mida peetaksegi stimuleeritud Hawkingi kiirguseks.

Samas ei ole praeguse seisuga võimalik sellist tõlgendust sajaprotsendilise kindlusega kinnitada. Kuigi Leonhardt ja kolleegid on oma tulemustes täiesti kindlad, on nende mõõdetud kiirgus mõnevõrra nõrgem kui teoreetilised mudelid prognoosisid. Nüüd plaanivad nad seda lähemalt uurima asuda.

Populaarne

Tagasi üles