Hawking’in kara delik paradoksu çözülebilir
Robert Lea
Fizikçi Stephen Hawking’in en iyi bilinen paradokslarından biri nihayet çözülmek üzere gibi görünüyor: Ortaya çıkan yeni araştırma, karadeliklerin onları çekirdeklerinde yaratan büyük kütleli yıldızlar hakkında bilgi içerebileceğini öne sürüyor.
En son araştırma, bu bilginin kara deliklerin etrafındaki radyasyonda gizlenebileceğini (“kuantum tüyleri” olarak da adlandırılır) ve teorik olarak kara deliklerin kökenlerinin hikayesini yeniden yazmak için mevcut olabileceğini savunuyor. Bu bulgular nihayetinde, Hawking’in hayatının son döneminde üzerinde çalıştığı çetrefilli bir konunun analizini sağlayabilir.
Stephen Hawking’in çalışmasına göre radyasyon, “Hawking radyasyonu” olarak bilinen termal güç şeklinde karadeliklerden yavaş yavaş sızıyor. Ancak termal yapısı nedeniyle bu tür radyasyon bilgi taşıyamaz. Bu, karadeliklerin buharlaştıkça, onları yaratan yıldızlarla iletişim kuran tüm bilgileri metodik olarak yok ettikleri anlamına gelir. Bu sonuç, bilginin asla yok edilemeyeceğini ve bir cismin son halinin ilk hali hakkında ipuçları içerebileceğini öne süren kuantum mekaniğinin zırvalıklarına aykırıdır. Bu sorun kozmologları on yıllardır rahatsız ediyor ve Hawking bilgi paradoksu olarak biliniyor.
İngiltere’deki Sussex Üniversitesi’nde fizik profesörü ve çalışmanın baş yazarı Xavier Calmet, WordsSideKick.com’a e-posta yoluyla şunları söyledi: “Bu araştırma, paradoks açısından tabuta çakılan son çivi; “Çünkü artık bilginin çürümekte olan bir kara delikten kaçmasına neden olan fiziksel fenomen hakkında kesin bir anlayışa sahibiz.” Radyasyonu “termal olmayan enerji üreten” hale getiren ve böylece kara deliğin son anlarından bilgi taşıyabilen Hawking radyasyonunda bir değişiklik öneriyor.
Kara delikler o kadar büyük kütleli nesnelerdir ki, hiçbir şey, hatta ışık bile onun çekimsel etkisinden kaçamaz. Devasa yıldızların yakıtı bittiğinde ve kendi üzerlerine çöktüklerinde ortaya çıkarlar. Calmet, klasik fizikte kara delikleri “çok basit nesneler” olarak tanımlar: “O kadar basitler ki, kütle, açısal momentum ve elektrik yükü olmak üzere üç değerle tanımlanabilirler.”
Tanınmış fizikçi John Wheeler, bu ayırt edici özelliğin yokluğunu “Kara deliklerin kılları yoktur” diye açıklıyor. Ancak Calmet, sonunda karadeliğin çok kolay olmasına rağmen, onu yaratan yepyeni yıldızın, elementleri oluşturmak için var olan proton, elektron ve nötronların kaotik bir karışımından oluşan kafa karıştırıcı bir astrofiziksel nesne olduğundan bahseder. yıldızın kimyasal bileşimini oluşturur.
Kara delikler, bir zamanlar parçası oldukları yıldızların “hafızasını” içermese de, kuantum fiziğinin kuralları, bilginin kozmostan bu kadar kolay kaybolamayacağını belirtir. 1976’da Hawking, bu bilginin dış evrende, çok uzakta ve kapalı kara deliklerin içinde sonsuza kadar yaşayamayacağını ortaya koyarak bu kozmik analize bir problem ekledi. Karadeliklere kuantum mekaniğinin kurallarını uygulayan Hawking, bunların daha sonra “Hawking radyasyonu” olarak bilinen bir tür termal radyasyon yaydığını savundu. Bu radyasyondan çok uzun süreler boyunca sızmak, karadeliklerin tamamen buharlaşmasına ve geride sadece bir boşluk bırakmasına neden olur. Bu olduğunda, bilgi geri alınamaz bir şekilde kaybolur.
Calmet, “Ancak, bu kara deliğin ‘yaşamı’ hakkındaki filmin geri sarılabileceğini öne süren kuantum fiziği buna izin vermiyor” diyor.
KARA DELİKİN ‘SAÇINI’ BULMAK
Calmet, ABD’deki Michigan Eyalet Üniversitesi’nde teorik fizik profesörü olan meslektaşı Steve Hsu ile 2021’den beri Hawking paradoksunun bir analizini üretmek için çalışıyor. Grup, Mart 2022’de yayınlanan daha önceki bir çalışmada, kara deliklerin gerçekten de onları çevreleyen yerçekimi alanlarında benzersiz bir kuantum izi şeklinde bir “kuantum saçı” vardır.
Grup, yeni araştırmalarında Hawking’in 1976 hesaplamalarını gözden geçirdi; ama bu kez Hawking’in yapmadığı bir şey yaptı ve “kuantum yerçekiminin” etkilerini, yerçekiminin kuantum mekaniği terimleriyle tanımlanmasını açıkladı.
Calmet, “Bu kuantum yerçekimi düzeltmeleri küçük olsa da, kara deliğin buharlaşması için büyük önem taşıyor” diyor. Başka bir deyişle, kuantum yerçekimini hesaba kattığımızda, radyasyon bilgi içerebilir.”
Calmet ve Hsu’nun önceki araştırmalarında öne sürdükleri “kuantum saç” soyut bir matematiksel kavram olsa da, grup artık Hawking radyasyonu sayesinde bilginin kara delikten kaçmasına izin veren fiziksel olguyu ve bunun bir bilgisayar tarafından nasıl geri alınabileceğini kesin olarak saptadı. dış gözlemci Artık tamamen teorik bir önerme olan ‘Hawking radyasyonunu’ tespit etmek için yeterince hassas bir alet gerektireceğinden, bu şu anda mümkün değil.
Calmet, araştırmacıların öne sürdüğü etkinin çok küçük olması nedeniyle, astrofizikçilerin bunu ölçmesinin şimdilik gerçek bir yolu olmadığını kabul ediyor. Bu teoriyi geliştirmenin yollarından birinin, bundan daha fazlası, Dünya’daki laboratuvarlarda kara delik simülasyonlarını gözlemlemek olduğundan bahsediyor. Grubun Hawking radyasyonu ve kara delikleri matematiksel modellemesi, bu simülasyonlar için çok değerli olabilir.
Araştırma makalesi 6 Mart’ta Physics Letters B bilimsel dergisinde yayınlandı.
Yepyeni yazı Uzay sitesinden alınmıştır. (Çeviri: Tarkan Tufan)
