Hawkingovo zračenje

Hawkingovo zračenje je proces u kojem crna rupa emitira fotone i druge, pretežno lake, čestice. U tom procesu crna rupa gubi svoju energiju tj. masu i tako u principu može potpuno ispariti. Intenzitet tog zračenja je obrnuto proporcionalan masi crne rupe i masivne crne rupe zrače izuzetno slabo. Na primjer, crna rupa mase jednake masi Sunca bi zračila temperaturom od oko 10^(-7) Kelvina i da potpuno ispari trebalo bi joj vrijeme od 10^66 godina što je mnogo dulje od starosti svemira.

Iz tog razloga zračenje crne rupe nije pojava čije eksperimentalno opažanje možemo skoro očekivati. (Astronomi su pokušavali otkriti zračenje super-malih, tzv. primordijalnih crnih rupa koje imaju mnogo višu temperaturu, ali sva su nastojanja ostala bez rezultata.)

S druge strane, valjda da bi se kompenzirala njena eksperimentalna nedohvatljivost, teorijski značaj ove pojave je ogroman.

Naime, klasično gledano, niti zračenje niti bilo što drugo ne može napustiti crnu rupu. Otud joj i ime. Međutim, stvari se mijenjaju kad se u obzir uzmu kvantnomehaničke pojave. Tada se pojavljuje mogućnost slijedećeg scenarija:

U blizini crne rupe (ali izvan nje) se iz vakuuma tzv. kvantnomehaničkim fluktuacijama stvori par fotona ili par elektron-pozitron ili bilo koji drugi par čestica-antičestica. Ovo narušava zakon očuvanja energije, ali tzv. Heisenbergove relacije neodređenosti omogućuju kratkotrajno narušenje tog zakona (Na kraju priče, kad se sve zbroji, energija mora biti očuvana.) Možemo zamisliti kao da jedna od te dvije čestice ima pozitivnu, a druga negativnu energiju.

Nakon toga, čestica s negativnom energijom padne u crnu rupu i "poništi" dio energije crne rupe, a ona s pozitivnom napusti to područje. Energija je očuvana, a krajnji ishod je da je crna rupa izračila normalnu česticu pozitivne energije koju onda udaljeni promatrač može detektirati. Sa stanovišta tog promatrača, crna rupa nije sasvim crna.

Hawkingovo zračenje Kvantnomehaničke fluktuacije vakuuma mogu stvoriti par čestica koje se ubrzo nakon toga međusobno anihiliraju (lijevo). Stvaranje para blizu horizonta crne rupe omogućuje bijeg jednoj od čestica nauštrb energije crne rupe (desno).

Zanimljivost ove pojave, koja se po svom otkrivaču zove Hawkingovo zračenje, leži u tome da su za njeno nastajanje ključni i s jedne strane kvantnomehanički efekti (fluktuacije vakuuma) i s druge strane gravitacijski efekti (horizont crne rupe), a spajanje gravitacije i kvantne mehanike u tzv. Teoriju Svega je istaknuti cilj moderne fizike. Zbog toga se svaka nova teorija koja pretendira da bude Teorija Svega (npr. teorija struna) prvo hvata u koštac s fenomenom Hawkingovog zračenja i pokušava ga objasniti.

Drugim riječima, Hawkingovo zračenje bi za kvantnu gravitaciju moglo biti ono što je zračenje crnog tijela bilo za kvantnu fiziku.

Želite li znati više? Animacije i jednadžbe zračenja velikih i malih crnih rupa. Animacije treba uzeti "sa zrnom soli".(Engl.). Homepage Stephena Hawkinga na Cambridgeu (Engl.). Neki detalji o tome zašto crna rupa privlači, a ne odbija čestice negativne energije su razjašnjeni u odgovoru na jedno pitanje čitatelja.

Home || Svemirski orijentiri | Povijest svemira | Tamna tvar | Crne rupe | Pitanja | Sitemap

Send feedback to this page to: kkumer@phy.hr	Last update: 2000-03-13