През 1974 г. Стивън Хокинг направи една от най-известните си прогнози, че черните дупки могат в крайна сметка напълно да се изпарят.

Според теорията на Хокинг черните дупки не са напълно „черни“, а всъщност излъчват частици. Това излъчване според гениалния физик би могло евентуално да изтръгне достатъчно енергия и маса от черните дупки, за да ги накара да изчезнат. Предполага се, че теорията е вярна, но досега бе почти невъзможна за доказване.

За първи път обаче физиците показаха това неуловимо лъчение на Хокинг – поне в лабораторни условия. Въпреки че лъчението на Хокинг е твърде слабо, за да бъде открито в космоса от настоящите инструменти, физиците вече демонстрираха това излъчване в аналог на черна дупка, създаден с помощта на звукови вълни и Бозе-Айнщайнов кондензат – една от най-студените, най-странни материи във Вселената.

Двойки частици

Черните дупки упражняват такава невероятно мощна гравитационна сила, че дори фотон, който пътува със скоростта на светлината , не може да избяга. Обикновено вакуумът на пространството  се смята за празен, но заради неопределеността на квантовата механика вакуумът е изпълнен с виртуални частици, които се появяват и изчезват като двойки материя-антиматерия. (Антиматериалните частици имат същата маса, както и тяхния аналог от обикновена материя, но имат обратен електрически заряд. Например антиматериалният аналог е позитронът – частица с положителен заряд).

Обикновено, след като се появи двойка виртуални частици, те моментално се анихилират (взаимно се унищожават). Близо до черната дупка обаче екстремните сили на гравитацията  засмукват едната частица от двойката, частицата се поглъща от черната дупка, докато другата се изстрелва в космоса. Абсорбираната частица има отрицателна енергия, което намалява енергията и масата на черната дупка. Погълне ли достатъчно от тези виртуални частици, черната дупка евентуално ще се изпари. Другата частица е известна като лъчение на Хокинг.

Това лъчение е доста слаба, така че сега е невъзможно да се наблюдава в космоса, но екип физици измисли много креативен начин да я измери в лаборатория.

Водопад на хоризонта на събитията

Физикът Джеф Щайнхауер (Jeff Steinhauer) и неговите колеги от Технологичния институт в Хайфа използват изключително студен газ, наречен Бозе-Айнщайнов кондензат, за да моделират хоризонта на събитията в черна дупка – невидимата граница, отвъд която нищо не може да избяга. В движещия се газов поток изследователите поставят преграда, създавайки „водопад“ от газ. Когато газът преминава през водопада, той превръща достатъчно потенциална в кинетична енергия, за да се движи по-бързо от скоростта на звука.

Вместо материя и частици антиматерия, изследователите използват двойки фонони или квантови звукови вълни в газовия поток. За фонон от бавната страна, преди и далеч от „водопада”, е възможно да се движи срещу газовия поток, докато за фонон откъм бързата страна, след „ръба на водопада”, това е невъзможно – той е уловен от капана на „черната дупка“ на свръхзвуковия газ.

_{Източник: view.ca}

„Сякаш се опитвате да плувате срещу течението, което се движи по-бързо, отколкото можете да плувате”, обяснява Щайнхауер за Live Science. „Ще чувствате, че сякаш се движите напред, но реално ще се връщате назад. И това е аналогично на фотон в черна дупка, който се опитва да се измъкне от черната дупка, но се привлича от гравитацията в обратната посока”.

Хокинг прогнозира, че радиацията от излъчваните частици ще бъде в непрекъснат спектър от дължини на вълните и енергии. Той също така предвижда, че може да се опишат с една единствена температура, която зависи само от масата на черната дупка. Неотдавнашният експеримент потвърди и двете предсказания в звуковата черна дупка.

„Тези експерименти са само преместване на сили“, отбелязва Рено Парантани (Renaud Parentani,), теоретичен физик в Лабораторията за теоретична физика (Laboratoire de Physique Théorique) към Университета Paris-Sud. Парантани също проучва аналогови черни дупки, но от теоретичен аспект и не е участвал в новото проучване. „Това е много прецизен експеримент. От експерименталната страна, Джеф [Щайнхауер] наистина в момента е водещ експерт в света при използването на студени атоми за изследване на физиката на черната дупка.“

Парантани обаче подчертава, че това изследване е само „една стъпка в един дълъг процес“. По-специално, това изследване не показва, че фононните двойки могат да се приемат като аналог на квантово ниво, което е друг важен аспект от предвижданията на Хокинг.

„Историята продължава”, заяви Парантани. „Това изобщо не е краят”.