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Buracos Negros
Acabamos de obter provas de laboratório da maior previsão de Stephen Hawking sobre os buracos negros
Os cientistas podem ter dado apenas um passo para provar experimentalmente a existência da radiação de Hawking. Usando um análogo de fibra ótica de um horizonte de eventos - um modelo criado em laboratório de física de buracos negros - pesquisadores do Instituto Weizmann de Ciência em Rehovot, Israel relatam que eles criaram a radiação Hawking estimulada.
Sob a relatividade geral, um buraco negro é inescapável. Uma vez que algo viaja além do horizonte de eventos no coração do buraco negro, não há retorno. Tão intensa é a força gravitacional de um buraco negro que nem mesmo a luz - a coisa mais rápida do Universo - consegue atingir a velocidade de escape.
Sob a relatividade geral, portanto, um buraco negro não emite radiação eletromagnética. Mas, como um jovem Stephen Hawking teorizou em 1974, ele emite algo quando você adiciona a mecânica quântica à mistura.
Esta radiação eletromagnética teórica é chamada radiação de Hawking ; assemelha-se à radiação do corpo negro , produzida pela temperatura do buraco negro, que é inversamente proporcional à sua massa.
Essa radiação significaria que os buracos negros estão extremamente lentamente e evaporando constantemente, mas, de acordo com a matemática, essa radiação é muito fraca para ser detectada pelos nossos instrumentos atuais.
Então, sugestão tentando recriá-lo em um laboratório usando análogos de buraco negro. Estes podem ser construídos a partir de coisas que produzem ondas, tais como ondas de fluido e som em um tanque especial , de condensados de Bose-Einstein , ou de luz contida na fibra óptica.
Hawking radiação é um fenômeno muito mais geral do que se pensava inicialmente", explicou o físico Ulf Leonhardt à Physics World . "Isso pode acontecer sempre que os horizontes dos eventos são feitos, seja em astrofísica ou por luz em materiais ópticos, ondas de água ou átomos ultrafrios."
Estes, obviamente, não reproduzirão os efeitos gravitacionais de um buraco negro (uma coisa boa para, bem, nós existentes), mas a matemática envolvida é análoga à matemática que descreve os buracos negros sob a relatividade geral.
Desta vez, o método de escolha da equipe foi um sistema de fibra óptica desenvolvido por Leonhardt alguns anos atrás.
A fibra óptica possui micro-padrões no interior e atua como um canal. Ao entrar na fibra, a luz desacelera apenas um pouquinho. Para criar um horizonte de eventos analógico, dois pulsos ultra-coloridos de luz laser são enviados para baixo da fibra. O primeiro interfere no segundo, resultando em um efeito de horizonte de eventos, observável como mudanças no índice de refração da fibra.
A equipe usou uma luz adicional nesse sistema, o que resultou em um aumento na radiação com uma frequência negativa. Em outras palavras, a luz "negativa" estava atraindo energia do "horizonte de eventos" - uma indicação de radiação Hawking estimulada.
Embora os resultados sejam indubitavelmente frios, o objetivo final dessa pesquisa é observar a radiação Hawking espontânea.
A emissão estimulada é exatamente o que parece - emissão que requer um estímulo eletromagnético externo. Enquanto isso, a radiação de Hawking que emana de um buraco negro seria da variedade espontânea, não estimulada.
Existem outros problemas com experimentos de radiação Hawking estimulados; ou seja, eles raramente são inequívocos, já que é impossível recriar com precisão no laboratório as condições em torno de um horizonte de eventos.
Com esse experimento, por exemplo, é difícil ter 100% de certeza de que a emissão não foi criada por uma amplificação da radiação normal, embora Leonhardt e sua equipe estejam confiantes de que seu experimento realmente produziu a radiação de Hawking.
De qualquer forma, é uma conquista fascinante e também colocou outro mistério nas mãos do time - eles descobriram que o resultado não era exatamente o que esperavam.
"Nossos cálculos numéricos prevêem uma luz Hawking muito mais forte do que a que vimos", disse Leonhardt à Physics World .
"Planejamos investigar isso a seguir. Mas estamos abertos a surpresas e continuaremos sendo nossos piores críticos".
Sob a relatividade geral, portanto, um buraco negro não emite radiação eletromagnética. Mas, como um jovem Stephen Hawking teorizou em 1974, ele emite algo quando você adiciona a mecânica quântica à mistura.
Esta radiação eletromagnética teórica é chamada radiação de Hawking ; assemelha-se à radiação do corpo negro , produzida pela temperatura do buraco negro, que é inversamente proporcional à sua massa.
Essa radiação significaria que os buracos negros estão extremamente lentamente e evaporando constantemente, mas, de acordo com a matemática, essa radiação é muito fraca para ser detectada pelos nossos instrumentos atuais.
Então, sugestão tentando recriá-lo em um laboratório usando análogos de buraco negro. Estes podem ser construídos a partir de coisas que produzem ondas, tais como ondas de fluido e som em um tanque especial , de condensados de Bose-Einstein , ou de luz contida na fibra óptica.
Hawking radiação é um fenômeno muito mais geral do que se pensava inicialmente", explicou o físico Ulf Leonhardt à Physics World . "Isso pode acontecer sempre que os horizontes dos eventos são feitos, seja em astrofísica ou por luz em materiais ópticos, ondas de água ou átomos ultrafrios."
Estes, obviamente, não reproduzirão os efeitos gravitacionais de um buraco negro (uma coisa boa para, bem, nós existentes), mas a matemática envolvida é análoga à matemática que descreve os buracos negros sob a relatividade geral.
Desta vez, o método de escolha da equipe foi um sistema de fibra óptica desenvolvido por Leonhardt alguns anos atrás.
A fibra óptica possui micro-padrões no interior e atua como um canal. Ao entrar na fibra, a luz desacelera apenas um pouquinho. Para criar um horizonte de eventos analógico, dois pulsos ultra-coloridos de luz laser são enviados para baixo da fibra. O primeiro interfere no segundo, resultando em um efeito de horizonte de eventos, observável como mudanças no índice de refração da fibra.
A equipe usou uma luz adicional nesse sistema, o que resultou em um aumento na radiação com uma frequência negativa. Em outras palavras, a luz "negativa" estava atraindo energia do "horizonte de eventos" - uma indicação de radiação Hawking estimulada.
Embora os resultados sejam indubitavelmente frios, o objetivo final dessa pesquisa é observar a radiação Hawking espontânea.
A emissão estimulada é exatamente o que parece - emissão que requer um estímulo eletromagnético externo. Enquanto isso, a radiação de Hawking que emana de um buraco negro seria da variedade espontânea, não estimulada.
Existem outros problemas com experimentos de radiação Hawking estimulados; ou seja, eles raramente são inequívocos, já que é impossível recriar com precisão no laboratório as condições em torno de um horizonte de eventos.
Com esse experimento, por exemplo, é difícil ter 100% de certeza de que a emissão não foi criada por uma amplificação da radiação normal, embora Leonhardt e sua equipe estejam confiantes de que seu experimento realmente produziu a radiação de Hawking.
De qualquer forma, é uma conquista fascinante e também colocou outro mistério nas mãos do time - eles descobriram que o resultado não era exatamente o que esperavam.
"Nossos cálculos numéricos prevêem uma luz Hawking muito mais forte do que a que vimos", disse Leonhardt à Physics World .
"Planejamos investigar isso a seguir. Mas estamos abertos a surpresas e continuaremos sendo nossos piores críticos".
Tag: radiação, preto, falcoaria, buraco negro, fibra, luz, evento, estimulado, ótico, horizonte, leonhardt, geral, emissão, Hawking, frequência negativa, luz negativa, átomos ultrafrios
Buracos Negros
Referência de informação
Article » English, We Just Got Lab-Made Evidence of Stephen Hawking's Greatest Prediction About Black Holes, Michelle Starr - ScienceAlert: The Best in Science News and Amazing Breakthroughs, sciencealert.com
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Referência do Jornal
Jonathan Drori, Yuval Rosenberg, David Bermudez, Yaron Silberberg, and Ulf Leonhardt
"Observation of Stimulated Hawking Radiation in an Optical Analogue"
American Physical Society
Weizmann Institute of Science, Rehovot 7610001, Israel; Departamento de Física, Cinvestav, A.P. 14-740, 07000 Ciudad de México, Mexico
DOI: PhysRevLett.122.010404
Weizmann Institute of Science, Rehovot 7610001, Israel; Departamento de Física, Cinvestav, A.P. 14-740, 07000 Ciudad de México, Mexico
DOI: PhysRevLett.122.010404