Stvorili crnu rupu u laboratoriju. Počela je svijetliti: To bi moglo otkriti najveću tajnu svemira?

U jednom od najfascinantnijih eksperimenata posljednjih godina, tim fizičara uspio je u laboratoriju stvoriti analog crne rupe. Ono što je uslijedilo iznenadilo je i same znanstvenike: njihova je tvorevina počela svijetliti. Ovaj neočekivani sjaj mogao bi biti prvi opipljivi dokaz postojanja Hawkingove radijacije, fenomena koji je prije gotovo pola stoljeća predvidio Stephen Hawking, te nas približiti korak bliže svetom gralu fizike – jedinstvenoj teoriji svega, piše Science Alert.

VIDEO Što je to crna rupa?

Misterij koji traje 50 godina

Prema klasičnom shvaćanju, crne rupe su svemirski objekti s toliko snažnom gravitacijom da iz njih ništa ne može pobjeći, čak ni svjetlost. One predstavljaju točku bez povratka, poznatu kao horizont događaja. Međutim, slavni fizičar Stephen Hawking je 1974. godine postavio revolucionarnu teoriju koja je proturječila toj ideji.

Koristeći principe kvantne mehanike, Hawking je predvidio da crne rupe zapravo nisu potpuno crne. Zbog ekstremnih uvjeta na samom rubu horizonta događaja, gdje se gravitacija poigrava sa samim tkivom prostor-vremena, dolazi do kvantnih fluktuacija. Te fluktuacije stvaraju parove virtualnih čestica i antičestica.

Ponekad se dogodi da jedna čestica upadne u crnu rupu, dok druga uspije pobjeći. Ta pobjegla čestica manifestira se kao zračenje, danas poznato kao Hawkingova radijacija. Problem je u tome što je to zračenje izuzetno slabo i gotovo ga je nemoguće detektirati našim teleskopima, jer ga nadjačava sjaj materije koja se kovitla oko stvarne crne rupe.

KAKVO OTKRIĆE TAJNE SVEMIRA Znanstvenici na asteroidu otkrili misteriozne minerale kojih nema na Zemlji

Crna rupa u laboratoriju

Kako bi zaobišli nemogućnost promatranja u svemiru, znanstvenici su se okrenuli laboratorijskim simulacijama. Tim predvođen Lotte Mertens sa Sveučilišta u Amsterdamu nije stvorio pravu crnu rupu koja bi progutala planet, već njen sofisticirani analog. Koristili su jednolinijski lanac atoma kako bi simulirali uvjete na horizontu događaja.

Njihov model omogućio im je da precizno "ugađaju" lakoću s kojom elektroni mogu "skakati" s jednog atoma na drugi.

Promjenom tih parametara, stvorili su umjetni horizont događaja – granicu koja je ometala valnu prirodu elektrona, na sličan način na koji gravitacija crne rupe iskrivljuje prostor-vrijeme.

NEVJEROJATNO Analiza DNK 117-godišnjakinje šokirala znanstvenike: Jednu stvar nikako ne mogu objasniti

Neočekivani sjaj i kvantna isprepletenost

Ključni trenutak eksperimenta dogodio se kada su znanstvenici počeli manipulirati poljem elektrona. Primijetili su da temperatura njihovog simuliranog horizonta događaja raste, što je rezultiralo emitiranjem toplinskog zračenja – svojevrsnog sjaja. To se zračenje poklapalo s teorijskim predviđanjima za Hawkingovu radijaciju u ekvivalentnom sustavu crne rupe.

Najvažnije otkriće bilo je da se sjaj pojavio samo pod jednim specifičnim uvjetom: kada se dio atomskog lanca protezao s onu stranu simuliranog horizonta.

Ovaj detalj sugerira da je ključni mehanizam za stvaranje Hawkingove radijacije kvantna isprepletenost – misteriozna veza između čestica koje se nalaze s obje strane horizonta događaja. Čini se da su upravo te isprepletene čestice odgovorne za generiranje zračenja.

NEVJEROJATNO Otkriven misteriozni planet bez sunca kojeg prže aurore: 'Danas sunčano s 1500 stupnjeva'

Korak bliže 'teoriji svega'

Ovaj eksperiment ima implikacije koje daleko nadilaze samo potvrdu Hawkingove teorije.

Jedan od najvećih izazova moderne fizike jest pomiriti dvije temeljne, ali naizgled nepomirljive teorije: Einsteinovu opću teoriju relativnosti, koja opisuje gravitaciju i svemir na velikoj skali, i kvantnu mehaniku, koja vlada svijetom subatomskih čestica. Crne rupe, sa svojom ekstremnom gravitacijom i bizarnim kvantnim efektima, idealno su mjesto gdje se ove dvije teorije moraju susresti.

Pružajući način za proučavanje Hawkingove radijacije u kontroliranim uvjetima, ovaj model, čiji su rezultati objavljeni u časopisu Physical Review Research, otvara potpuno novo polje istraživanja.

Iako još uvijek nemamo jedinstvenu teoriju kvantne gravitacije, ovaj iznenađujuće jednostavan, a opet moćan eksperiment omogućuje nam da zavirimo u fundamentalne tajne svemira, bez potrebe za putovanjem do najbliže crne rupe.