Kas musti auke on võimalik laboris uurida?

12. märts 2008, 15:27

Mustad augud on ühed tänapäeva füüsika
põnevamad objektid, mille kirjeldamiseks on vajalikud nii Einsteini eri- kui
üldrelatiivsusteooria.

Ometi saab nende olemust kirjeldada ka lihtsate sõnadega. Mida suurem on mingi (taeva)keha mass, seda raskem on temast eemalduda, sest gravitatsioonijõud tõmbab tagasi. Üldrelatiivsusteoorias mõistetakse selle jõu olemust aegruumi kõverusena. Seda piltlikult ette kujutada käib üle inimfantaasia võimete, ent tabava analoogiana toimib näide pehmel madratsil lebavast keeglikuulist, mis enda ümber lohu tekitab, kirjutas fyysika.ee.

Kui nüüd veeretada tema lähedalt mööda näiteks piljardikuul, kaldub see lohku sattudes keeglikuuli poole (loomulikult põhjustab ka piljardikuul väikese lohukese). Kui niisugust liikumist otse ülevalt jälgida, ei paista lohud välja ja näib, justkui tõmbuksid kuulid omavahel. Sarnaselt kirjeldatakse ka liikumisi neljamõõtmelises aegruumis, kusjuures kõige väiksem on massi mõju valguse liikumisele.

Lihtne on ka ette kujutada, kuidas piljardikuul jääb mõttelisel madratsil keeglikuuli ümber ringi tiirlema, nii püsivad näiteks satelliidid Maa orbiidil. Kui aga mass on piisavalt suur, piisab sellest ka valguse püüdmiseks ringorbiidile. See juhtub muidugi vaid ühel lõpmata õhukesel pinnal, millest seestpoolt valgus enam välja ei pääse. Niisugust pinda nimetatakse sündmuste horisondiks, sest temast seespool toimuva kohta pole võimalik informatsiooni saada.

Samal ajal on teada, et ka täiuslikus vaakumis tekkivad alatasa osakeste ja nende antiosakeste paarid, mis harilikult peagi taas ühinevad ja kaovad olemast. Tuntud briti teoreetik Stephen Hawking aga pakkus välja võimaliku sündmuste käigu, kui niisugune osakestepaar tekkib vahetult sündmuste horisondi läheduses.

Siis võib üks osake langeda musta auku ja meie maailmast kaduda, ent tema paariline saab eemalduda. See ennustus kannab Hawkingi kiirguse nime. Paraku näitavad arvutused, et niisugust kiirgust tuvastada oleks siiski praktiliselt võimatu, kuivõrd tema temperatuur jääb suurusjärkudes alla universumit täitva kosmilise reliktkiirguse temperatuurile.

Seetõttu otsitakse võimalusi analoogial põhinevate füüsikaliste mudelite loomiseks, mis jäljendaks olukorda sündmuste horisondi läheduses. Piltlikuks näiteks on lainete levimine jõe pinnal kose läheduses. Kui eeldada, et voolukiirus kosele lähenedes kasvab, leidub niisugune koht, millest kosele lähemal vette visatud kivikese lained liiguvad veevoolust aeglasemalt ja kaldalseisja ei saa sel moel endast ülesvoolu asuvale kaaslasele märku anda.

Teadlased otsivad loomulikult võimalusi sarnase olukorra tekitamiseks hästi tuntud vahenditega laboriseinte vahel. Appi tuleb optikast tuntud Kerri efekt, mis seisneb keskkonna murdumisnäitaja, ja seega valguse kiiruse temas, sõltuvuses elektrivälja tugevusest.
Selleks elektriväljaks on näiteks valguse ehk elektromagnetlainetuse enda võnkuv elektriväli. Samas oleneb efekti tugevus valguse intensiivsusest. Suurbritannia ja Saksamaa teadlaste katses juhiti intensiivne solitonimpulss spetsiaalsesse fiibrisse, kohe tema järel saadeti veidi kiiremini liikuv proovilaine.

Kui proovilaine front jõudis solitonini, põhjustas selle ümbruses muutunud murdumisnäitaja proovilaine aeglustumise, kuni see jäi solitoni kannul levima. Niisugust efekti tõlgendati solitoni ja proovilaine vahelise sündmuste horisondi olemasolu tõendina. Fiibrist väljuva kiirguse spektraalne analüüs võimaldab muutunud proovivalguses näha analoogiat Hawkingi kiirgusega.

Äripäev http://www.aripaev.ee/img/id-aripaev.svg
12. March 2008, 15:27
Otsi:

Ava täpsem otsing