Penyelidik di Universiti St. Andrews, Scotland, mengaku telah menemukan cara untuk mensimulasikan cakrawala peristiwa lubang hitam - bukan melalui teknik pemerhatian kosmik baru, dan bukan oleh komputer super berkuasa tinggi ... tetapi di makmal. Dengan menggunakan laser, panjang serat optik dan bergantung pada beberapa mekanik kuantum yang pelik, "singularitas" dapat dibuat untuk mengubah panjang gelombang laser, mensintesiskan kesan cakrawala peristiwa. Sekiranya percubaan ini dapat menghasilkan cakrawala peristiwa, fenomena teoritis Hawking Radiation dapat diuji, mungkin memberi Stephen Hawking peluang terbaik namun memenangi Hadiah Nobel.
Oleh itu, bagaimana anda membuat lubang hitam? Di kosmos, lubang hitam diciptakan oleh keruntuhan bintang besar. Jisim bintang runtuh ke satu titik (setelah kehabisan bahan bakar dan mengalami supernova) kerana daya graviti besar yang bertindak ke atas badan. Sekiranya bintang melebihi "had" jisim tertentu (iaitu Had Chandrasekhar - maksimum di mana jisim bintang tidak dapat menyokong strukturnya melawan graviti), ia akan runtuh menjadi titik diskrit (satu singulariti). Ruang-waktu akan sangat melengkung sehingga semua tenaga tempatan (jirim dan sinaran) akan jatuh ke dalam singulariti. Jarak dari keunikan di mana cahaya bahkan tidak dapat melepaskan tarikan graviti dikenali sebagai cakerawala peristiwa. Perlanggaran zarah tenaga tinggi oleh sinar kosmik yang mempengaruhi atmosfera atas mungkin menghasilkan lubang hitam mikro (MBH). The Large Hadron Collider (di CERN, berhampiran Geneva, Switzerland) mungkin juga mampu menghasilkan perlanggaran yang cukup bertenaga untuk membuat MBH. Menariknya, jika LHC dapat menghasilkan MBH, teori Stephen Hawking tentang "Hawking Radiation" dapat dibuktikan sekiranya MBH yang dihasilkan menguap hampir seketika.
Hawking meramalkan bahawa lubang hitam memancarkan sinaran. Teori ini bersifat paradoks, kerana tidak ada radiasi yang dapat melarikan diri dari cakerawala peristiwa dari lubang hitam. Walau bagaimanapun, Hawking berteori bahawa kerana kebiasaan dalam dinamika kuantum, lubang hitam boleh menghasilkan sinaran.
Secara sederhana, Alam Semesta membolehkan zarah-zarah diciptakan dalam ruang hampa, "meminjam" tenaga dari persekitarannya. Untuk mengekalkan keseimbangan tenaga, zarah dan anti zarahnya hanya dapat hidup dalam waktu yang singkat, mengembalikan tenaga yang dipinjam dengan cepat dengan memusnahkan satu sama lain. Selama mereka muncul dan tidak ada dalam had waktu kuantum, mereka dianggap sebagai "zarah maya". Penciptaan hingga pemusnahan mempunyai tenaga sifar bersih.
Walau bagaimanapun, keadaan berubah sekiranya pasangan zarah ini dihasilkan di atau dekat cakrawala peristiwa lubang hitam. Sekiranya salah satu pasangan maya jatuh ke lubang hitam, dan pasangannya dikeluarkan dari cakrawala peristiwa, mereka tidak dapat memusnahkan. Kedua-dua zarah maya akan menjadi "nyata", yang membolehkan zarah yang keluar membawa tenaga dan jisim dari lubang hitam (zarah yang terperangkap dapat dianggap mempunyai jisim negatif, sehingga dapat mengurangkan jisim lubang hitam). Ini adalah bagaimana radiasi Hawking meramalkan lubang hitam "menguap", kerana jisim hilang dari quark kuantum ini di cakerawala peristiwa. Hawking meramalkan bahawa lubang hitam secara beransur-ansur akan menguap dan hilang, dan kesan ini akan paling ketara untuk lubang hitam kecil dan MBH.
Jadi ... kembali ke makmal St. Andrews kami ...
Prof Ulf Leonhardt berharap dapat mewujudkan keadaan cakrawala peristiwa lubang hitam dengan menggunakan denyutan laser, mungkin membuat eksperimen langsung pertama untuk menguji radiasi Hawking. Leonhardt adalah pakar dalam "malapetaka kuantum", titik di mana fizik gelombang terurai, mewujudkan satu kesamaan. Dalam pertemuan "Cosmology Meets Condensed Matter" baru-baru ini di London, pasukan Leonhardt mengumumkan kaedah mereka untuk mensimulasikan salah satu komponen penting dalam persekitaran cakrawala acara.
Cahaya bergerak melalui bahan pada halaju yang berbeza, bergantung pada sifat gelombang mereka. Kumpulan St. Andrews menggunakan dua pancaran laser, satu perlahan, satu cepat. Pertama, nadi penyebaran perlahan diturunkan ke bawah serat optik, diikuti oleh nadi yang lebih cepat. Nadi yang lebih pantas harus "mengejar" dengan denyutan yang lebih perlahan. Walau bagaimanapun, ketika denyut lambat melewati medium, ia mengubah sifat optik serat, menyebabkan denyut cepat menjadi perlahan ketika bangun. Inilah yang terjadi pada cahaya ketika cuba melarikan diri dari cakerawala peristiwa - ia diperlahankan sehingga menjadi "terperangkap".
“Kami menunjukkan dengan perhitungan teoritis bahawa sistem sedemikian mampu menguji kesan kuantum cakrawala, khususnya radiasi Hawking. " - Dari makalah yang akan datang oleh kumpulan St. Andrews.
Kesan dua denyutan laser antara satu sama lain untuk meniru fizik dalam cakerawala peristiwa terdengar aneh, tetapi kajian baru ini dapat membantu kita memahami apakah MBH dihasilkan di LHC dan dapat mendorong Stephen Hawking sedikit lebih dekat ke arah Hadiah Nobel yang pantas.
Sumber: Telegraph.co.uk
