Kỳ quặc lỗ đen có thể bay hơi

Vào năm 1974, nhà bác học thiên tài người Anh Stephen Hawking (8/1/1942 – 14/3/2018) đã có một phát hiện quan trọng: Mỗi lỗ đen (black hole) đều phải bay hơi ở cuối thời kỳ tồn tại. Hiện giờ, giới khoa học khẳng định thuyết đó của ông.

Theo thuyết của Hawking, các lỗ đen không phải là “đen” hoàn toàn, mà trong thực tế chúng đều phát ra các hạt. Bức xạ này, theo Hawking, có thể hấp thu năng lượng và khối lượng của lỗ đen nhiều đến mức làm lỗ đen biến mất. Thuyết này được công nhận là đúng, mặc dù cách đây chưa lâu các nhà khoa học cho rằng nó thuộc loại “không thể chứng minh được”.
Mới đây, các nhà vật lý đã “tóm bắt” được bức xạ Hawking, tuy rằng chỉ ở trong các điều kiện phòng thí nghiệm. Bức xạ Hawking quá yếu ớt nên không thể phát hiện nó bằng các thiết bị hiện có. Các nhà khoa học đã quan sát được loại bức xạ này trong mô hình lỗ đen tạo bởi sóng âm thanh.
Ky quac lo den co the bay hoi
 
Các lỗ đen gây ra lực hấp dẫn khổng lồ thậm chí đối với các photon di chuyển với vận tốc ánh sáng. Lực này lớn đến nỗi photon không thoát ra ngoài lỗ đen được. Cơ học lượng tử cho rằng chân không trong không gian vũ trụ hoàn toàn không trống rỗng mà chứa đầy các hạt ảo, tồn tại dưới dạng các cặp hạt – phản hạt
Bình thường, sau khi cặp hạt ảo xuất hiện, ngay lập tức chúng hủy diệt nhau. Tuy nhiên, trường hấp dẫn của lỗ đen kéo các cặp hạt ra khỏi nhau, trong đó một hạt bị hấp thụ, còn hạt kia bị bắn vào không gian vũ trụ. Đây chính là những “hạt chạy trốn”, được phát ra trong vai trò bức xạ Hawking. “Tiêu thụ” một lượng hạt ảo thích hợp có thể dẫn đến sự bốc hơi cuối cùng của lỗ đen.
Nhà khoa học Jeff Steinhauer và các cộng sự ở Viện Công nghệ Israel (Technion) đã sử dụng loại khí cực lạnh gọi là khí ngưng tụ Bose-Einstein để mô hình hóa chân trời sự kiện của lỗ đen. Bên trong luồng khí, họ đặt một vật thể có hình vách đá, tạo thành “thác nước” của chân trời sự kiện. Khi “chảy qua” thác, khí lạnh nói trên biến đổi một lượng thế năng thích hợp thành động năng, để di chuyển nhanh hơn vận tốc âm thanh.
Thay cho cặp hạt - phản hạt, các nhà khoa học đã sử dụng cặp photon hoặc các sóng âm thanh lượng tử tạo thành dòng khí. Mô hình lỗ đen này đã khẳng định sự tồn tại của bức xạ Hawking.
“Việc này cũng giống như bạn thử bơi ngược dòng nước có vận tốc chảy lớn hơn vận tốc bơi của bạn. Bạn cảm thấy như đang di chuyển về phía trước, tuy nhiên trong thực tế bạn đang lùi lại phía sau. Hiện tượng này cũng tương tự như hành vi của các photon khi thử thoát ra từ lỗ đen, nhưng bị lực hấp dẫn kéo lại” – ông Steinhauer cho biết.
Nhà bác học Hawking dự đoán, bức xạ các hạt sẽ chứa toàn bộ phổ bước sóng và năng lượng sóng. Ông cũng cho rằng có thể mô tả bức xạ bằng nhiệt độ liên quan đến khối lượng lỗ đen.
Phía trước các nhà vật lý vẫn còn cả một con đường dài để khẳng định sự tồn tại của bức xạ Hawking.
Theo Tuấn Sơn/GĐTĐ

>> xem thêm

Bình luận(0)