Vedci potvrdili, že Stephen Hawking mal pravdu: Jedného dňa možno budeme schopní...
Vedci na univerzite vybudovali analógovú čiernu dieru pomocou Boseho-Einsteinovho kondenzátu. Išlo o simuláciu dokonalých podmienok, ktoré dopomohli overiť teóriu žiarenia známeho fyzika Stephena Hawkinga. "Mám záujem dozvedieť sa čokoľvek o skutočných čiernych dierach a skutočnej gravitácii," uviedol autor štúdie Jeff Steinhauer. Laboratórny analóg nahradil svetlo zvukom, vďaka čomu mohli výskumníci merať zvukové vlny zvonku aj zvnútra čiernej diery. Signál Hawkingovho žiarenia označuje vzťah medzi týmito dvoma druhmi vĺn.
Pri vzniku teórie Hawking aplikoval fyzikálne zákony riadiace teplo, ktoré ovplyvňuje čierne diery. Uvedomil si, že tieto diery musia produkovať žiarenie zo svojich povrchov. Mechanizmus označil ako kombináciu kvantovej mechaniky (veda najmenších vecí) a gravitácie (veda o interakciách medzi najväčšími vecami).
Astronómovia však neboli schopní nahliadnuť do čiernej diery z dostatočnej blízkosti, aby dokázali alebo vyvrátili túto teóriu. Preto vedci nasimulovali podmienky v laboratóriu. Pomocou Boseho-Einsteinovho kondenzátu zachytili 8000 atómov rubídia v zaostrenom laserovom lúči. Práve tieto kondenzáty patria to systému ultra studených atómov, kde sa vo väčších mierkach zviditeľňujú zvláštne kvantové fyzikálne javy a často sa používajú na podobné experimenty. Druhý laser navýšil potenciálnu energiu na jednej strane kondenzátu a urobil ho na týchto miestach hustejším. Prudký prechod oddelil hustejšiu časť mimo čiernej diery od redšej v jej vnútri. Tento prechod prebiehal konštantnou rýchlosťou cez kondenzát a pohybovali sa všetky atómy rubídia. Mimo čiernej diery v hustejšej oblasti bola rýchlosť zvuku vyššia a zvukové vlny sa pohybovali v oboch smeroch. Ale v redšej oblasti vo vnútri čiernej diery bola rýchlosť zvuku pomalšia.
Steinhauerov tím pozoroval Hawkingovo žiarenie v podobnom systéme už v roku 2016. Odvtedy však urobil aspoň 21 jeho zlepšení s cieľom získať lepší signál. To stačilo na získanie dôležitých informácií o žiarení systému a o a tepelnom spektre, ktoré ovplyvňuje iba analogický ekvivalent gravitácie a tvorí vzťah medzi rýchlosťou zvuku a jeho prietokom. Takto vyžarovalo kontinuálne spektrum vlnových dĺžok a nie preferované vlnové dĺžky. "Z toho, čo sme videli, môžeme len usúdiť, že Hawkingove výpočty boli správne," vyhlásil Steinhauer.
Matematik Silke Weinfurtner z Univerzity v Nottinghame vyhodnotil výskum ako "sľubný" a schému, ktorú výskumníci používali na extrakciu teploty žiarenia, označil "vynaliezavú". Zistenia budú užitočné pri meraní ďalšieho zaujímavého kvantového fenoménu. Vedci ďalej dúfajú, že experiment opakovane zopakujú, aby zistili, ako sa Hawkingovo žiarenie mení v čase. A možno jedného dňa naozaj budeme schopní merať tieto vlastnosti v skutočných čiernych dierach.