Ono bi takođe moglo pomoći u objedinjavanju teorije relativnosti i kvantne mehanike te u rješavanju poznatog paradoksa nestanka informacija u crnim rupama.
Slučajno otkriće
Tokom izvođenja jednačina za korekcije kvantne gravitacije za entropiju crne rupe par fizičara otkrio je da crne rupe imaju određeni pritisak na prostor oko sebe. Taj pritisak je malen i negativan, što bi moglo biti posljedicom tzv. Hokingovog zračenja. Naime, Hoking je predvidio da crne rupe emituju toplotno zračenje, zbog čega bi morale imati određenu temperaturu, a takođe bi s vremenom trebalo da se smanjuju. Naravno, ako ostanu bez materijala kojima bi se mogle nastaviti hraniti.
Hokingovo zračenje nastaje stalnim pretvaranjem fluktuacija kvantnog vakuuma u parove čestica, od kojih jedna bježi iz crne rupe, dok druga ostaje zarobljena unutar njenog horizonta događaja.
Horizont događaja je granica koja omeđuje prostor oko crne rupe iz kojeg ništa, čak ni svjetlost, kada jednom upadne u njega, više ne može pobjeći. Poznato je da za svako masivno tijelo, poput Zemlje ili Mjeseca, postoji određena brzina (brzina bijega) koju letjelica mora postići da bi se oslobodila uticaja njene gravitacije. U slučaju crne rupe unutar horizonta događaja ta brzina bi morala biti veća od brzine svjetlosti.
“Naše otkriće da Švaršhildove crne rupe imaju pritisak i temperaturu još je uzbudljivije s obzirom na to da je to bilo potpuno iznenađenje”, rekao je fizičar i astronom Ksavijer Kalmet sa Univerziteta Saseks u Velikoj Britaniji.
“Ako razmatrate crnu rupu samo unutar opšte relativnosti, pokazaće se da u svom središtu ima singularnost u kojoj se zakoni fizike kakve poznajemo moraju urušavati. Nadamo se da bismo, kad se kvantna teorija polja inkorporira u opštu relativnost, mogli pronaći novi opis crnih rupa”, dodao je.
Calmet i njegov kolega sa Univerziteta Saseks, fizičar i astronom Folkert Kuipers, nabasali su na svoje otkriće dok su izvodili proračune koristeći kvantnu teoriju polja kako bi pokušali ispitati horizont događaja crne rupe.
Konkretno, pokušavali su razumjeti fluktuacije na horizontu događaja crne rupe koje ispravljaju njenu entropiju, mjeru progresije od reda prema haosu.
Neočekivana veličina – pritisak crne rupe
Dok su izvodili ove izračune, Kalmet i Kuipers neprestano su nailazili na dodatnu veličinu koja se javljala u njihovim jednačinamaa, ali trebalo im je neko vrijeme da prepoznaju da je ono što vide zapravo pritisak.
“Trenutak kad smo shvatili da nam misteriozni rezultat u našim jednačinama govori da je crna rupa koju smo proučavali imala pritisak, nakon mjeseci rvanja s njom, bio je vrlo uzbudljiv”, rekao je Kuipers.
Tim za sada još nije siguran šta uzrokuje otkriveni pritisk. Prema izračunima, on je negativan i malen, iznosi -2E-46 bara. Za bolje razumijevanje koliko je taj pritisak malen, treba imati na umu da je riječ o crnoj rupi mase slične Sunčevoj te da je pritisak vazduha na površini Zemlje na nivou mora oko jedan bar.
Iz ovog nalaza proizlazi da se crna rupa skuplja. Ali za sada nije jasno je li to posljedica Hokingovog zračenja.
Objedinjavanje relativnosti i kvantne mehanike
Ipak, nalaz bi mogao imati zanimljive implikacije za nastojanja fizičara da opštu relativnost, koja odlično funkcioniše na makromjerilima planeta, zvijezda i galaksija, povežu s kvantnom mehanikom, koja odlično funkcioniše na izuzetno malim mjerilima molekula, atoma i subatomskih čestica. Ovo nastojanje već se decenijama smatra svetim gralom fizike.
Smatra se da su crne rupe ključne za to ostvarenje. Naime, u središtu crne rupe trebalo bi da postoji singularitet koji se može opisati kao jednodimenzionalna tačka izuzetno velike gustoće, u kojoj se opšta relativnost raspada. Ali sa druge strane, gravitacijsko polje oko nje može se opisati samo relativistički.
Shvatanje kako se dva režima – relativnost i kvantna mehanika – mogu objediniti takođe bi moglo pomoći u rješavanju jedne velike enigme crnih rupa. Prema opštj relativnosti, informacije koje nestanu u crnoj rupi mogle bi nestati zauvijek. Ali, kvantna mehanika ne dopušta mogućnost trajnog nestanka informacija.
Matematičko istraživanje prostora-vremena oko crne rupe moglo bi pomoći u rješavanju ovog paradoksa.
“Naš rad je korak u ovom smjeru… Iako je pritisak crne rupe koju smo proučavali sićušan, činjenica da je prisutan otvara više novih mogućnosti, što uključuje istraživanja u astrofizici, fizici čestica i kvantnoj fizici”, rekao je Malmet.
Glassrpske.
