Fizikçiler laboratuvarda kara delik simüle etti: ‘Buharlaşma’ süreci gözlemlendi

Fizikçiler laboratuvar ortamında oluşturdukları bir kara delik benzerinde, teorik olarak öngörülen “Hawking radyasyonu” ve buna bağlı enerji kaybı sürecine ilişkin önemli bulgular elde etti. Araştırmacılar, gözlemledikleri etkinin kara deliklerin zamanla nasıl “buharlaştığını” anlamaya yardımcı olabileceğini belirtiyor.

Almanya'daki Paderborn Üniversitesinden Lorenzo Procopio liderliğindeki uluslararası araştırma ekibi, ışık kullanarak oluşturdukları bir kara delik analogunda Hawking radyasyonunun geri tepki etkisini gözlemlediklerini açıkladı. Çalışmanın sonuçları bilim dünyasının saygın dergilerinden Nature'da yayımlandı.

Kara delikler, sahip oldukları aşırı güçlü kütle çekimi nedeniyle ışığın bile kaçamadığı gök cisimleri olarak biliniyor. Ancak fizikçi Stephen Hawking, 1974 yılında ortaya attığı teoride, kuantum etkileri nedeniyle kara deliklerin enerji yayabileceğini ve zamanla kütle kaybederek buharlaşabileceğini öne sürmüştü.

Bugüne kadar Hawking radyasyonu çeşitli laboratuvar deneylerinde benzetim yoluyla yeniden üretilse de, enerjinin kara delikten radyasyona nasıl aktarıldığı sorusu büyük ölçüde yanıtsız kalmıştı.

Lazer darbeleriyle olay ufku oluşturuldu

Araştırmada kullanılan sistem, İsrail'deki Weizmann Bilim Enstitüsü'nden fizikçi Ulf Leonhardt tarafından geliştirilen bir yönteme dayanıyor. Deneyde, özel tasarlanmış optik fiberler boyunca gönderilen ultra hızlı lazer darbeleri kullanıldı.

Bir lazer darbesi, optik fiberin özelliklerini değiştirerek ikinci darbe için bir tür "olay ufku" oluşturdu. Böylece gerçek bir kara deliğin davranışlarını taklit eden bir ortam yaratıldı.

Araştırmacılar daha önce aynı sistemde Hawking radyasyonunun benzerini gözlemlemişti. Bu kez ise radyasyonun ortaya çıkması sırasında sistemin yaşadığı enerji kaybını, yani "geri tepki" etkisini ölçmeye odaklandı.

Beklenenden daha basit bir mekanizma

Deney sonucunda araştırmacılar, analog kara delikten yayılan radyasyonun sistem üzerinde bıraktığı enerji kaybı izlerini tespit etti. Bulgular, Hawking radyasyonunun daha önce düşünüldüğü gibi karmaşık süreçlerin sonucu olmayabileceğini ortaya koydu.

Araştırma ekibine göre hem radyasyon hem de geri tepki etkisi, tek ve doğrudan bir fiziksel süreçle açıklanabiliyor.

Lorenzo Procopio, elde edilen sonuçların teorik hesaplamaları kolaylaştırabileceğini belirterek, "Bu çalışma Hawking radyasyonunun yerçekimsel sistemlerde nasıl ortaya çıktığını anlamamıza da yardımcı olabilir" değerlendirmesinde bulundu.

Bilgi paradoksuna ışık tutabilir

Bilim insanları, gerçek kara deliklerde Hawking radyasyonunu doğrudan gözlemlemenin mevcut teknolojiyle mümkün olmadığını vurguluyor. Çünkü söz konusu sinyalin son derece zayıf olduğu ve kozmik arka plan radyasyonu içinde ayırt edilmesinin neredeyse imkânsız olduğu düşünülüyor.

Buna karşın laboratuvar ortamında elde edilen yeni bulguların, kara deliklerin zamanla nasıl enerji kaybettiğini ve sonunda nasıl yok olduğunu anlamaya katkı sağlayabileceği ifade ediliyor.

Araştırmacılar ayrıca sonuçların, Hawking'in yaşamının son yıllarına kadar üzerinde çalıştığı ve kara deliklere düşen bilginin akıbetini sorgulayan "bilgi paradoksu" probleminin çözümüne de yeni bir perspektif sunabileceğini belirtiyor.