211service.com
Första observationen av Hawking-strålning
Sedan en tid tillbaka har astronomer skannat himlen och letat efter tecken på Hawking-strålning. Hittills har de kommit med zilch.
Idag ser det ut som om de har blivit slagen av en grupp fysiker som säger att de har skapat Hawking-strålning i sitt labb. Dessa killar tror att de kan producera Hawking-strålning på ett repeterbart otvetydigt sätt, vilket slutligen bekräftar Hawkings förutsägelse. Så här gjorde de det.
Fysiker har länge insett att i minsta skala är rymden fylld av en bubblande närstrid av partiklar som hoppar in och ut ur existensen. Dessa partiklar bildas som partikel-antipartikelpar och förintas snabbt och återför sin energi till vakuumet.
Hawkings förutsägelse kom från att tänka på vad som kan hända med partikelpar som bildas vid kanten av ett svart hål. Han insåg att om en av paret skulle korsa händelsehorisonten, kunde den aldrig återvända. Men dess partner på andra sidan skulle vara fri att gå.
För en observatör skulle det se ut som om det svarta hålet producerade en konstant ström av kvantpartiklar, som blev känd som Hawking-strålning.
Sedan dess har andra fysiker påpekat att svarta hål inte är den enda platsen där händelsehorisonter kan bildas. Varje medium där vågor färdas kan stödja en händelsehorisont och i teorin borde det vara möjligt att se Hawking-strålning i dessa medier också.
Idag säger Franco Belgiorno vid universitetet i Milano och några kompisar att de har producerat Hawking-strålning genom att avfyra en intensiv laserpuls genom ett så kallat olinjärt material, det vill säga ett material där ljuset självt ändrar mediets brytningsindex.
När pulsen rör sig genom materialet, gör också förändringen i brytningsindex, vilket skapar en slags bågvåg där brytningsindex är mycket högre än det omgivande materialet.
Denna ökning av brytningsindex gör att allt ljus som går in i den saktar ner. Genom att välja lämpliga förhållanden är det möjligt att få ljusvågorna att stanna, säger Belgiono och co. Detta skapar en horisont bortom vilken ljus inte kan tränga igenom, vad fysiker kallar en händelsehorisont för vitt hål, det omvända till ett svart hål.
Vita hål skiljer sig inte så mycket från svarta hål (i själva verket hävdar Hawking att de är formellt likvärdiga). Och det är inte svårt att föreställa sig vad som händer med partikelpar som bildas vid denna typ av horisont. Om en av paret korsar horisonten kan den inte göra någon framsteg och blir därför instängd. Den andra är fri att gå. Så horisonten borde se ut som om den genererar kvantpartiklar.
Det är denna strålning som Belgiorno och co säger att de har sett genom att se från sidan när en högeffekts infraröd laserpuls plöjer genom en klump smält kiseldioxid. Deras puls har en frekvens på 1055nm men ljuset de ser sänds ut i rät vinkel har en våglängd på runt 850nm.
Naturligtvis är den stora frågan om det emitterade ljuset genereras av någon annan mekanism såsom Cerenkov-strålning, spridning eller i synnerhet fluorescens som är svårast att utesluta.
Men Belgiorno och kompisar säger att de kan utesluta alla dessa ljuskällor för den strålning de ser. Speciellt de att det lysrör är väl karaktäriserat och att det på olika sätt skiljer sig från de emissioner de ser. Därför måste de se Hawking-strålning, avslutar de.
Det är ett häpnadsväckande påstående och ett som många fysiker kommer att vilja hälla över innan de slår några champagnekorkar.
Varför är det viktigt? En anledning är att Hawking-strålning är det enda kända sättet på vilket svarta hål kan avdunsta och så ett bevis på dess existens kommer att få djupgående effekter för kosmologin och hur universum kommer att sluta.
Och nu när det har observerats en gång, förvänta dig ett utslag av andra tillkännagivanden när forskare tävlar om att upprepa resultatet.
Ref: arxiv.org/abs/1009.4634 : Hawking-strålning från ultrakort laserpulsfilament