מדענים, ובהם חוקר מהטכניון, גילו דרך לייצר חור שחור במעבדה

מדובר במתקן המחקה את הפיסיקה של האנרגיות הגבוהות ומכניקת הקוונטים, ויוצר חור שחור בגודל קוונטי, למדידת קרינת הוקינג במעבדה

המחשה של חור שחור. מאתר נאס''א
המחשה של חור שחור. מאתר נאס''א

למרות הפופולאריות שלהם בספרי וסרטי מדע בדיוני, יש עוד המון מה ללמוד על חורים שחורים, האיזורים המסתוריים בחלל, שפעם חשבו כי האור לא יכול לברוח מהם. במאמר שפורסם בגליון ה-20 באוגוסט של כתב העת פיסיקל רוויו לטרס, הציעו חוקרים מאוניברסיטת דארטמות' מניו המפשייר ומהטכניון דרך חדשה ליצור העתק של חור שחור במעבדה בקנה מידה קטן בהרבה מאשר החורים השחורים השמיימיים. המדענים אינם חוששים שחור שחור בגודל קוונטי יוכל אי פעם לגדול ולאיים לבלוע את כדור הארץ.

השיטה החדשה ליצירת חורים שחורים זעירים, בגודל קוונטי, איפשרה לחוקרים להבין טוב יותר את מה שהציע הפיסיקאי סטיבן הוקינג לפני למעלה מ-35 שנים: חורים שחורים אינם חסינים לחלוטין מפעילות – הם פולטים פוטונים, תופעה המכונה כיום קרינת הוקינג.

"הוקינג הראה כי חור שחור פולט אנרגיה בספקטרום התרמי" אומר פול ניישון, אחד מכותבי המאמר ודוקטורנט בדארטמות'. "החישובים שלו מסתמכים על הפיסיקה של האנרגיות הגבוהות והכבידה הקוונטית. מכיוון שאיננו יכולים למדוד מה מתרחש בחור שחור אמיתי, אנו נדרשים לדרך לשחזר את התופעה במעבדה כדי למדוד ולתקף אותה."

הם מצאו שקווי הולכה של גלי מיקרו המשדרים פעימות שדה מגנטי, ואשר מכילים מערך של מתקן מוליך על המייצר התאבכות קוונטית (superconducting quantum interference devices או SQUID), לא רק מאפשר לייצר שווה ערך פיסיקלי לקרינה היוצאת מחור שחור, אלא עושזה זאת במערכת שיש לה הן את התכונות של פיסיקה באנרגיות גבוהות והן את אלו של מכניקת הקוונטים, ושני ההיבטים הללו מוכרים מאוד במערכת זו וניתן לשלוט בהם במעבדה. במאמר כותבים החוקרים: "לפיכך, בעיקרון, תצורה זו מאפשרת לחקור את שווי הערך של השפעות הכבידה הקוונטיות."

"אנו יכולים גם להכפיל את הכוח של השדה המגנטי המוזן למערכת כך שמערך ה-SQUID יוכל לשמש כדי לאתר קרינת חור שחור מעבר למה שחקר הוקינג" אומר מיילס בלנקוב, שותף למחקר ופרופסור לפיסיקה ואסטרונומיה בדארטמות'.

כמו בחור שחור אמיתי גם המערכת החדשה יוצרת אופק אירועים בצורת גלים אלקטרומגנטיים החוצים את המכשיר בתגובה לפעימות מגנטיות. פוטונים מעבר לאופק זה נלכדים בעוד פוטונים הנמצאים לפניו ממשיכים לנוע כרגיל. באמצעות גילוי ומחקר הפטונמים המופיעים מאחורי המכשיר, החוקרים מקווים שיוכלו להבין טוב יותר מה מתרחש לחלקיקים ליד קצהו של החור השחור, הן אלו הנפלטים והם אלו הנמשכים פנימה.
שינוי בעוצמת הפעימות המגנטיות יוצרות אופק האירועים עשויים ליצור תנאים משתנים, דבר שיאפשר למערכת לדמות מרחב-זמן מתנדנד, אומר ניישן. לדבריו, צפיה בהתנהגות הפוטונים במערכת קוונטית כזו עשויים לענות על כמה מהשאלות המורכבות אודות הטבע הקוונטי של הכבידה. הוסיף.

לדברי ניישן, כדי לבנות מכונה שתוכל לדמות חור שחור יש צורך בחיבור כ-4,000 סקווידים בשרשרת, ואילו השרשרת הארוכה ביותר שנבנתה עד כה כוללת 400 יחידות. גורם נוסף המהווה מכשול הוא תכנון הגלאי כך שיהיה מספיק ללכוד פוטונים בודדים בעלי תדירות נמוכה מזו של האור הנראה. לדבריו, אנשי הצוות מתקרבים לייצור הגלאי, אך מבחינה טכנית הוא עדיין לא נבנה." אמר.

זו איננה ההצעה הראשונה לחיקוי חור שחור, אומר ניישון. הצעות אחרות היו שימוש בזרימת נוזלים על-קולית (בטכניון), עיבוי בוזה-איינשטיין קר במיוחד, וכבלי סיבים אופטיים לא לינאריים. ואולם קרינת הוקינג החזויה בשיטות אלה חלשה מאוד או ממוסכת בידי הקרינה הנפוצה יותר הנגרמת מחומם של המכשירים, דבר שהופך את קרינת הוקינג לקשה מאוד לאיתור.
"בנוסף ליכולת לחקור את השפעות הכבידה הקוונטית, המתקן החדש עשוי לשמש שיטה ישירה למדידת קרינת הוקינג," אומר בלנקוב.
בנוסף לניישן ובלנקוב, שותפים למחקר גם אלכסנדר רימברג מדארטמות' ואייל בוקס מהטכניון.

עוד בנושא באתר הידען:

לידיעה באתר אוניברסיטת דארטמות'

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

27 תגובות

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן