Bilim insanları, laboratuvar ortamında kara deliğe benzer şekilde davranan bir sistemde Hawking radyasyonunun geritepme etkisini gözlemledi.
Almanya’daki Paderborn Üniversitesi’nden Lorenzo Procopio liderliğindeki ekibin çalışması, kara deliklerin enerji kaybederek zamanla “buharlaşabileceği” fikrine dair önemli bir benzetim sunuyor. Araştırma, Nature dergisinde yayımlandı.
Kara delikler, evrendeki en yoğun ve uç koşullara sahip gök cisimleri arasında yer alıyor. Bir kara deliğe yeterince yaklaşıldığında, ışık dâhil hiçbir şeyin kaçamayacağı düşünülüyor. Bu sınır, “olay ufku” olarak adlandırılıyor.
Ancak fizikçi Stephen Hawking, 1974’te kara deliklerin kuantum etkileri nedeniyle çok düşük düzeyde termal radyasyon yayabileceğini öne sürdü. Bugün “Hawking radyasyonu” olarak bilinen bu süreç, teorik fizikte güçlü bir öngörü kabul ediliyor.
Buna göre kara delikler tamamen karanlık ve değişmez yapılar değil; çok yavaş da olsa enerji kaybedebilir. Bu enerji kaybı, uzun zaman ölçeklerinde kara deliğin kütlesini azaltarak buharlaşmasına yol açabilir.
Doğrudan Gözlem Şimdilik Mümkün Değil
Hawking radyasyonunu gerçek bir kara delikte doğrudan gözlemlemek bugünkü teknolojiyle mümkün görünmüyor. Sinyalin son derece zayıf olması ve evrenin arka plan radyasyonu içinde ayırt edilememesi bekleniyor.
Bu nedenle fizikçiler, kara delikleri doğrudan gözlemlemek yerine, laboratuvarda benzer fiziksel kurallara uyan sistemler kuruyor. Bazı deneylerde su akışı, bazı deneylerde aşırı soğutulmuş atomlar ya da özel ışık düzenekleri kullanılıyor.
Bu tür sistemler gerçek kara delik değil, ancak olay ufku gibi temel fiziksel davranışları taklit edebiliyor.
Işıktan Oluşturulan Bir Kara Delik Kullanıldı
Yeni çalışmada kullanılan kara delik benzetimi, İsrail’deki Weizmann Bilim Enstitüsü’nden Ulf Leonhardt tarafından yıllar önce geliştirilen bir düzeneğe dayanıyor.
Deneyde, özel olarak tasarlanmış bir optik fiberden geçen çok hızlı lazer darbeleri kullanıldı. İlk lazer darbesi, fiberin optik özelliklerini değiştirerek ikinci darbe için olay ufkuna benzer bir sınır oluşturdu.
Daha önce benzer deneylerle Hawking radyasyonuna karşılık gelen etkiler gözlemlenmişti. Bu kez araştırmacılar, çok daha ince bir etkiye odaklandı: Radyasyon yayılırken sistemin kendisinin enerji kaybedip kaybetmediği.
“Geritepme” Etkisi İlk Kez Yakalandı
Fizikte her etki, beraberinde bir tepki doğuruyor. Tekerlekli paten üzerindeyken birini ittiğinizde, o kişi ileri doğru hareket ederken siz de geriye doğru kayıyorsunuz.
Kara delik benzetiminde incelenen geritepme de buna benziyor. Hawking radyasyonu enerji taşıyorsa, bu radyasyonu üreten sistemin de aynı miktarda enerji kaybetmesi gerekiyor. Araştırmacılar tam olarak bu çok küçük enerji değişimini aradı.
Deneyde, lazer darbesinin yaydığı benzer Hawking radyasyonundan sonra kendisinde oluşan son derece küçük kayma incelendi. Ekip, bu değişimi tespit etti.
Beklenenden Daha Basit Bir Süreç Olabilir
Araştırmanın dikkat çekici sonuçlarından biri, Hawking radyasyonunun laboratuvar benzetimlerinde sanılandan daha karmaşık bir etkileşim zinciriyle değil, daha doğrudan bir süreçle ortaya çıkabileceğini göstermesi oldu.
Araştırmacılara göre bu doğrudan süreç, hem radyasyonun oluşumunu hem de sistemdeki enerji kaybını aynı anda açıklayabiliyor. Bu bulgu, gerçek kara deliklerde Hawking radyasyonunun nasıl işlediğini anlamak için yeni teorik yollar açabilir.
Lorenzo Procopio, çalışmanın bu tür sistemlerdeki etkilerin hesaplanmasını kolaylaştırabileceğini ve Hawking radyasyonunun kütleçekim bağlamında nasıl ortaya çıktığını anlamaya katkı sunabileceğini belirtti.
Kara Deliklerin Buharlaşması ve Bilgi Paradoksu
Gerçek kara deliklerin çevresinde aynı süreci gözlemlemek yakın gelecekte mümkün görünmüyor. Ancak benzer mekanizma farklı laboratuvar kara delik benzetimlerinde de görülürse, Hawking radyasyonuna dair daha temel bir fiziksel ilkenin yakalanmış olması mümkün.
Bu tür çalışmalar, teorik fizikteki en zorlu sorulardan biri olan “bilgi paradoksu”na da katkı sağlayabilir. Bilgi paradoksu, kara deliğe düşen bilginin evrenden tamamen silinip silinmediği sorusuyla ilgilidir.
Stephen Hawking de yaşamının son yıllarına kadar bu problem üzerinde çalışmıştı.
Yeni deney, gerçek bir kara deliğin buharlaştığını göstermiyor. Ancak laboratuvar ortamında oluşturulan kara delik benzeri bir sistemde, radyasyonun enerji kaybıyla nasıl bağlantılı olabileceğine dair şimdiye kadarki en dikkat çekici işaretlerden birini sunuyor.
İlginizi Çekebilir: Rönesans’a Yön Veren Ailedeki 500 Yıllık Gizemli Ölüm Perdesi Aralandı
Kara deliklerin doğasına dair düşüncelerinizi yorumlarda veya Kayıp Rıhtım Forum’da paylaşabilir, bilim dünyasından yeni haberler için bizleri Google News ve WhatsApp üzerinden takip edebilirsiniz.
Kaynak: Science Alert
