حتی سیاه‌چاله‌ها هم ابدی نیستند. پس از ادعای هاوکینگ مبنی بر گسیل تابش از سیاه‌چاله‌ها طی سازوکارهای مکانیک کوانتومی، یعنی "تبخیر سیاه‌چاله‌ها"، فیزیک‌پیشگان به درک فعالیت‌های درونی سیاه‌چاله‌ها امیدوارتر شدند. با گسیل چنین تابشی، همراه با خروج انرژی از سیاه‌چاله، اطلاعات هم از آن خارج می‌شود. به علت اندک بودن مقدار تابش هاوکینگ، به قدری که تبخیر کامل یک سیاه‌چاله زمانی بیش از عمر کنونی عالم را می‌طلبد، آشکارسازی آن از روی زمین، عملی نیست. این است که پژوهش‌گران دست به شبیه‌سازی‌های آزمایش‌گاهی می‌زنند.

پژوهش‌گران علاقه‌مند به مشاهده‌ی فعالیت‌های درونی سیاه‌چاله‌ها هستند؛ ولی اطلاعات قابلِ اندازه‌گیری خارج‌شده از آن‌ها، بسیار اندک است. برای مثال، بر طبق نظریه، تابش هاوکینگی که سیاه‌چاله‌ها گسیل می‌کنند، آن‌قدر ضعیف است که در تابش ریزموج پس‌زمینه‌ی کیهانی محو می‌شود. البته در شبیه‌سازی‌های آزمایش‌گاهی از سیاه‌چاله‌ها، می‌توان پدیده‌ای موجی را مشاهده کرد که با معادلاتی شبیه معادلات تابش هاوکینگ از سیاه‌چاله توصیف می‌شود.

Stefano Finazzi از دانشگاه پاریس دیدرو-پاریس 7 در فرانسه و Iacopo Carusotto از دانشگاه ترنتو در ایتالیا در مقاله‌ای که در Physical Review A نوشته‌اند، ادعاهای بحث‌برانگیز اخیر در مورد آشکارسازی تابش هاوکینگ در آزمایش‌های اپتیکی را تحلیل کرده‌اند. تحلیل آن‌ها روشن می‌سازد که چرا چنین ادعاهایی هنوز قطعی نیست و پیش‌نهاد می‌کند که چه‌گونه آزمایش‌های به‌بود‌یافته می‌تواند به نشانه‌ای صریح و بی‌ابهام از تابش هاوکینگ برسد.

شبیه‌سازی‌های اپتیکی از سیاه‌چاله‌ها بر اساس این ایده است که هنگام انتشار یک پالس کوتاه لیزر در یک محیط غیر خطی، با تنظیم جهت شکست آن به همان صورتی که گرانش، فضا-زمان را تغییر می‌دهد، می‌توان افق‌های رویداد ایجاد کرد. در این شرایط، لبه‌ی جلویی پالس می‌تواند متناظر با افق یک سیاه‌چاله باشد (هیچ نوری نمی‌تواند از آن بگریزد)، در حالی که لبه‌ی عقبی متناظر با افق یک سپیدچاله است (مرزی که هیچ‌ چیز نمی‌تواند واردش شود). هر دو افق با گسیل تابشی که ویژگی‌های تابش هاوکینگ را دارد، مرتبط اند: جفت‌فوتون‌های هم‌بسته، یکی درون و یکی بیرون افق. نویسندگان این مقاله با تمرکز روی افق سپیدچاله نشان می‌دهند که گسیل محاسبه‌شده، از لحاظ کیفی با نتایج آزمایش‌های پیشین هم‌خوانی دارد؛ ولی تجزیه و تحلیل دقیق‌تر نشان می‌دهد که چندین اثر دیگر نیز می‌تواند به نتایج تجربی مشابه بیانجامد. بنا بر پیش‌نهاد این پژوهش‌گران، می‌توان با اندازه‌گیری هم‌بستگی غیرِ کلاسیکی بین فوتون‌های گسیل‌شده، اثباتی نهایی برای تابش هاوکینگ به دست آورد.

نویسنده: Matteo Rini

منبع: Synopsis: Creating Hawking Radiation in the Lab?
http://physics.aps.org

مرجع:
Spontaneous quantum emission from analog white holes in a nonlinear optical medium
Stefano Finazzi and Iacopo Carusotto
Phys. Rev. A 89, 053807 (2014)
Published May 8, 2014