Promieniowanie Hawkinga – na czym polega?

W 1974 roku, słynny fizyk Stephen Hawking zdumiał świat fizyki teorię, która sugerowała, że czarne dziury powinny świecić się lekko ze względu na efekty kwantowe w pobliżu horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Czarne dziury nie są takie czarne jak przypuszczano wcześniej a samo promieniowanie Hawkinga jest powodowane prawami mechaniki kwantowej. Zgodnie tą mechaniką energia (a więc i materia) może powstać nagle z niczego, pod warunkiem, że szybko zniknie. Można zatem złamać na chwilę zasadę zachowania energii i masy, pod warunkiem, że bardzo szybko wszystko wróci do normy. Niektórzy mówią, że materia może powstać niejako na kredyt, ale kredyt ten musi zostać błyskawicznie spłacony. Czy aby na pewno zawsze jest spłacany?

Typowym przykładem powstawania materii z niczego jest utworzenie z niczego pary witualnej cząstki i antycząstki. Po krótkim czasie oba obiekty  powinny zniknąć. Zgodnie z teorią Hawkinga silne pole grawitacyjne wokół czarnej dziury wchłonie wszelką materię, która znajdzie się poniżej pewnej odległości od centrum dziury (jest to tzw. horyzont zdarzeń). Można sobie wyobrazić, że z pary cząstek powstających na granicy horyzontu zdarzeń, jedna o ujemnej energii zostanie pochłonięta przez czarną dziurę a druga, znajdująca się nieco powyżej horyzontu, ucieknie i zacznie żyć własnym „życiem”. Zgodnie z oryginalnym przypuszczeniem Hawkinga, powstające cząstki to głównie fotony i neutrina. A zatem  skutkowałoby to obserwowanym promieniowaniem cieplnym emitowanym z czarnej dziury.

To promieniowanie, nazwano promieniowaniem Hawkinga, składałoby się zatem z fotonów, neutrin i innych cząstek subatomowych. Teoria promieniowania Hawkinga była jedną z pierwszych, które połączyły koncepcje z mechaniki kwantowej z teorią ogólnej teorii względności Alberta Einsteina.

Ponieważ do czarnej dziury dostają się cząstki o energii ujemnej, powinna ona tracić masę. Inaczej mówiąc czarna dziura wyparowuje. W przypadku małych czarnych dziur parowanie może doprowadzić do całkowitego ich unicestwienia.

Powstanie teorii w pewnym stopniu było podyktowane przekonaniem Hawkinga, że czarne dziury nie istnieją a jeśli nawet istnieją to nie mogą być wieczne. W przeciwnym przypadku pochłonęłyby całą materię we Wszechświecie. Skoro jednak czarne dziury parują, nic złego nam nie grozi.

 

  • 86
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz