Un analogo di un buco nero creato in laboratorio ha fornito nuove prove circostanziali che questi misteriosi oggetti cosmici emettono flussi di gas di particelle cariche, riferisce Science Alert, citando un nuovo studio scientifico pubblicato sulla rivista Nature. I fisici affermano che l'analogo di un buco nero che hanno creato ha una temperatura, che è un prerequisito per la radiazione con lo stesso nome, previsto da Stephen Hawking.
I buchi neri non emettono nulla. O irradia?
Secondo la relatività generale (GR), niente può sfuggire a un buco nero. La loro forza gravitazionale è così grande che anche la luce, la cosa più veloce dell'Universo, non è in grado di sviluppare una velocità sufficiente per uscire dalla sua influenza. Quindi, secondo la relatività generale, i buchi neri non possono emettere alcun tipo di radiazione elettromagnetica.
Tuttavia, la teoria di Hawking del 1974 ha suggerito che se le regole della meccanica quantistica fossero state aggiunte alla domanda, i buchi neri potrebbero effettivamente emettere qualcosa. È un tipo teorico di radiazione elettromagnetica che prende il nome dallo stesso Hawking.
Questa ipotetica radiazione assomiglia alla radiazione del corpo nero generata dalla temperatura di un buco nero, che è inversamente proporzionale alla sua massa. Gli scienziati non sono ancora stati in grado di trovarlo direttamente. Le prime immagini reali del buco nero sono state scattate di recente, quindi tutto è ancora avanti. Tuttavia, i fisici ritengono che questa radiazione, se esiste, sarebbe troppo debole per essere trovata con i nostri moderni strumenti scientifici.
Anche misurare la temperatura di un buco nero è impegnativo. Un buco nero con la massa del Sole avrà una temperatura di soli 60 nanokelvin. La radiazione cosmica di fondo che assorbirà sarà molto superiore alla radiazione di Hawking che emetterebbe. Inoltre, maggiore è la dimensione del buco nero, minore sarà la sua temperatura.
Per verificare l'ipotesi di Hawking, i fisici della Israel Technical University hanno condotto un esperimento con il più vicino "analogo" di un buco nero, che è stato finora creato con successo in condizioni di laboratorio.
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Le radiazioni di Hawking sono reali?
È stato inventato dal fisico israeliano Jeff Steinhower nel 2016 ed è un condensato di Bose di atomi freddi di rubidio (raffreddati quasi a zero assoluto), in uno dei quali gli atomi si muovono a velocità supersonica, e nell'altro si muovono molto lentamente. Mentre si muove, la condensa crea un cosiddetto buco nero acustico, che intrappola il suono (fononi) invece della luce (fotoni). I quanti di suono che entrano in quest'area attraversano una sorta di "orizzonte degli eventi acustici", poiché non possono più uscirne. Studiando le caratteristiche dell'analogo acustico di un buco nero, gli esperti sono giunti alla conclusione che erano vicini ai modelli teorici che implicano la presenza della radiazione di Hawking.
Anche durante l'esperimento del 2016, Steinhower ei suoi colleghi sono stati in grado di dimostrare che nella regione dell'orizzonte degli eventi acustici del loro analogo di un buco nero, possono sorgere una coppia di fononi entangled, uno dei quali viene respinto dagli atomi di un condensato di Bose che scorre lentamente nello spazio, creando effettivamente l'effetto di radiazione di Hawking. Allo stesso tempo, un altro fonone di una coppia può essere assorbito da un analogo di un buco nero a causa di una condensa ad alta velocità.
Va notato che all'inizio di quest'anno, un altro gruppo di fisici israeliani dell'Istituto Weizmann, guidato da Ulf Leonhardt, ha creato il proprio analogo di un buco nero, che ha utilizzato la tecnologia in fibra ottica come base per l'orizzonte degli eventi. Quindi gli scienziati hanno considerato un risultato osservato simile come un'anomalia statistica. Tuttavia, un nuovo esperimento del gruppo di Steinhauer ha dimostrato che non è così. Il risultato del nuovo esperimento ha dimostrato ancora una volta che un fotone può essere lanciato in uno spazio ipotetico, mentre un altro può essere assorbito da un ipotetico buco nero. Leonhardt ha già commentato il successo del gruppo Steinhower:
Le prove che Hawking avesse ragione sta crescendo, ma questo nuovo metodo per determinare la temperatura di un buco nero analogico potrebbe aiutare a ottenere una comprensione più profonda della termodinamica di un buco nero.
Nikolay Khizhnyak
