İsrail Technion Üniversitesi’nden bir fizikçi olan Jeff Steinhauer, günümüze kadar Stephen Hawking’in en ünlü tahminlerinden birinin en güçlü destekleyicisi durumundaki, oluşturduğu akustik kara deliğin çekim kuvvetinden dışarı partiküllerin kaçabildiğini fark etti.
1974’te Stephen Hawking, kara deliklerin belki de düşündüğümüz gibi dipsiz kuyu olmayabileceklerini ileri sürmüştü. Hawking’in hesaplamalarına göre, bir takım bilgiler kara deliklerden, enerjinin bir formunda veya Hawking ışıması şeklinde kaçabilmekteydiler.
Olay şu şekilde gerçekleşiyor: Evrende madde – antimadde parçacık çiftleri sürekli olarak ortaya çıkma ve yok olma kıpraşması yapmakta (çünkü madde ile antimadde hızla birbirlerini yok ediyorlar)
Fakat bu parçacıklardan birisi, ışığın bile kaçamadığı olay ufkuna madde – antimadde çiftleşmesinden önce sürüklenirse, diğer çift Hawking ışıması olarak kaçabilir.
Akustik Kara Delik
Bu tahmini test edebilmek için Steinhauer, lazer ışınlarında yakalanmış aşırı soğuk atomlar ile analog bir kara delik oluşturdu.
İkinci bir lazer ışını uyguladığında, atomların şelale gibi üst üste kaydığı bir basamak oluşmuş. Atomlar basamaktan akarken, hızlandırılmışlar ve süpersonik hızlara ulaşmışlar (ses hızından daha hızlı).
Bu, akustik kara deliklerin oluşmasına sebep oluyor ve süpersonik bölgenin içindeki ses dalgaları, etrafındaki yoğun bölge ses dalgalarının veya fononların gidebileceği hızdan daha hızlı hareket ettiği için dışarı kaçamıyorlar.
Steinhauer bu durumu akıntıya karşı yüzmeye benzetiyor. Eğer nehir yüzebileceğinizden daha hızlı akıyorsa ilerleyemezsiniz, geri gidersiniz. Bu, fononun kaçmaya çalışması durumuyla benzerdir.
2014’te, Steinhauer Hawking ışımasını gözledi fakat o deneyde ışıma simüle edilmişti, olay ufkuna çarpan bir şeyin çift oluşturmasıyla ortaya çıkmıştı. Bu yeni sonuçlar, çiftlerin herhangi bir müdahale olmadan kendiliklerinden oluştuğunu gösteren, Hawking ışımasının ilk gözlemleri.
Dolaşık Çiftler
Steinhauer, ayrıca partiküller arasındaki dolaşıklık denen şeyi de gözlemledi. Dolaşıklık bir nevi partiküller arası kuantum bağlantı. Dolaşık partiküller aralarındaki mesafeden bağımsız bir şekilde birbirlerine bağlılar. Sonuç olarak parçacıklardan biri kara deliğe düşse bile, dışarıdaki parçacık diğerine ait bilgiyi hâlâ üzerinde taşımaya devam ediyor.
Bu deney ile, ilk defa biri, Hawking ışıması çiftleri arasındaki dolaşıklığın delilini gösterdi.
Eğer dışarıdaki parçacık, içerideki parçacığa ait bilgiyi içeriyorsa o zaman bilginin tümüne ne olduğunu açıklayabilir.
Dolaşıklık söz konusu olduğunda, Steinhauer, önemli olanın bilgi paradoksu olarak adlandırılan durumun anlaşılabilmesi olduğunu söylüyor.
Kuantum mekaniğine göre, bilgi hiçbir zaman yok olamaz. Fakat Hawking ışıması yapan bir kara delikte, beraberindeki bilgi ile tamamen yok olana kadar yavaşça kayboluyor. Eğer dışarıdaki parçacık, içerideki parçacığa ait bilgiyi içeriyorsa o zaman bilginin tümüne ne olduğunu açıklayabilir.
“İnsanların kara delikleri bu kadar önemsemesinin asıl sebebi, onlar üzerinde fiziğin yeni kanunlarını denemek değil” diyen Steinhauer şöyle devam ediyor; “Hawking ışımasının gerçekten var olduğunu ispatlamak, yeni fizik kanunlarının ne olduğunu anlamak için ileriye doğru atılan bir adımdır.”
Bu deneyde, Hawking ışıması kendini, biri içeride biri de dışarıda olmak üzere oldukça zayıf ses dalgaları formunda gösterdi. Steinhauer oldukça zayıf olan bu ses dalgalarını ölçebilmek için deneyi, toplamda altı günlük kesintisiz bir zamana karşılık gelen 4600 defa tekrarladı. Fakat sıkı çalışma sonuç verdi.
“Hawking’in hesaplamalarını doğruladık ve parçacıkların gerçekten de dolaşık olduklarını gördük,” diyen Steinhauer, sözlerini “umarım bu fizikçilere kara deliklerin gerçekten ne oldukları hakkında daha fazla bilgi sağlar.” şeklinde tamamladı.
