Παρασκευή, 5 Φεβρουαρίου 2016

Χόκινγκ: Λύση στο ενεργειακό πρόβλημα από μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Stephen Hawking’s New Lecture, “Do Black Holes Have No Hair?”

Την ίδια στιγμή, πάντως, ο επιστήμονας ξεκαθαρίζει πως μόνο εύκολη υπόθεση δεν θα ήταν η αξιοποίηση μια μαύρης τρύπας για την παραγωγή ηλεκτρισμού. In a paper recently published online, Stephen Hawking and two colleagues attempt to solve the black hole paradox by arguing for the existence of black hairs just outside the hole which contain no energy but retain information about prior activity.

Τον τρόπο που η θεωρητική φυσική θα μπορούσε να λύσει το ενεργειακό πρόβλημα του πλανήτη, παρουσίασε ο διάσημος Βρετανός φυσικός Στίβεν Χόκινγκ στο Πρόγραμμα 4 του ραδιοσταθμού του BBC, γνωστό ως Radio 4.

Could hair help to explain the black hole paradox? It could, according to famed physicist Stephen Hawking and two colleagues, who recently had their paper called “Soft Hair on Black Holes” released online. The paradox itself pits the idea that information entering a black hole disappears completely, which is based on Einstein’s general theory of relativity, against quantum mechanics which asserts that information never vanishes. The team believes that there may be a middle ground in the form of hairs which can linger in the vacuum space outside the hole. These tendrils are considered to be soft photon particles of light, which contain no energy but change the environment in a small way. In effect, it is a cosmic record of activity that remains while all physical remnants get wiped out. While there are skeptics to the research, Hawking has said that the hairs can be scientifically confirmed and that the finding is potentially worthy of a Nobel prize.

Πραγματοποιώντας τη δεύτερη ομιλία του στο πλαίσιο των διαλέξεων Reith, οι οποίες πραγματοποιούνται κάθε χρόνο προς τιμήν του ιδρυτή του BBC John Reith, ο Χόκινγκ εξήγησε με ποιον τρόπο «μικροσκοπικές» μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να καλύψουν τις ανάγκες ολόκληρης της ανθρωπότητας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Ωστόσο, επεσήμανε πως, ακόμη κι αν είναι δυνατόν να υλοποιηθεί ένα τέτοιο σενάριο, θα πρέπει να ξεπερασθούν αρκετά εμπόδια για να έχει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Σύμφωνα με τον ίδιο, μία μαύρη τρύπα με μέγεθος ενός βουνού θα εξέπεμπε ακτινοβολία με τη μορφή ακτίνων Χ και γ με ισχύ περίπου 10 εκατομμυρίων Megawatts, ηλεκτροδοτώντας ολόκληρη τη Γη.

Quantum mechanics is the science of the extremely small and it seeks to explain the behaviour of the tiniest particles. These do not act according to the laws that govern the movements of much bigger objects like planets, laws that were first framed by Isaac Newton. Using the science of the very small to study the very large was one of Stephen Hawking's pioneering achievements.

Η ακτινοβολία αυτή είναι γνωστή ως ακτινοβολία Χόκινγκ, καθώς προβλέφθηκε για πρώτη φορά από τον Βρετανό φυσικό. Η ύπαρξή της οφείλεται κατ’ αρχάς στη φύση του κενού, σύμφωνα με την κβαντική φυσική, στο οποίο μπορούν να σχηματίζονται ζεύγη εικονικών σωματιδίων και αντισωματιδίων, τα οποία μέσα σε ελαχιστότατο χρόνο εξαϋλώνονται.

Αν όμως ένα τέτοιο ζεύγος βρίσκεται στη «γειτονιά» (δηλαδή τον ορίζοντα γεγονότων) μιας μαύρης τρύπας, τότε είναι πιθανό το ένα εικονικό σωματίδιο να καταλήξει στη μαύρη τρύπα, με συνέπεια να μην μπορεί πλέον να εξαϋλωθεί αλληλεπιδρώντας με τον «εταίρο» του. Επομένως, το «ορφανό» εικονικό σωματίδιο που έχει απομείνει θα διαφύγει, σχηματίζοντας την ακτινοβολία Χόκινγκ.

Την ίδια στιγμή, πάντως, ο επιστήμονας ξεκαθαρίζει πως μόνο εύκολη υπόθεση δεν θα ήταν η αξιοποίηση μια μαύρης τρύπας για την παραγωγή ηλεκτρισμού. «Δεν θα μπορούσε να εγκατασταθεί σε ένα εργοστάσιο, αφού θα διέφευγε από το πάτωμα, καταλήγοντας στο κέντρο της Γης. Ο μόνος τρόπος για να την ελέγξουμε θα ήταν να τη θέσουμε σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας», σημείωσε.

Πρόσθεσε επίσης πως, αν και οι επιστήμονες αναζητούν εδώ και χρόνια μικροσκοπικές μαύρες τρύπες στη φύση, μέχρι σήμερα οι προσπάθειές τους δεν έχουν φέρει αποτέλεσμα. «Δυστυχώς, γιατί σε αντίθετη περίπτωση μάλλον θα είχα πάρει Νόμπελ», συμπλήρωσε χαριτολογώντας.

Παρ’ όλα αυτά, σύμφωνα με τον ίδιο, θα ήταν δυνατόν να δημιουργηθούν τέτοιες οντότητες στις επιπλέον διαστάσεις του χωρόχρονου. Ένας σημαντικός αριθμός επιστημόνων πιστεύουν πως εκτός από τις τέσσερις γνωστές διαστάσεις, τις τρεις διαστάσεις του χώρου και τη διάσταση του χρόνου, υπάρχουν πρόσθετες διαστάσεις  που, αν και δεν τις αντιλαμβανόμαστε, αποτελούν την εξήγηση για άλυτα έως σήμερα μυστήρια της φυσικής.

«Με βάση ορισμένες θεωρίες, το σύμπαν που αντιλαμβανόμαστε δεν είναι παρά μια τετραδιάστατη “επιφάνεια” σε έναν χωρόχρονο 10 ή 11 διαστάσεων», σημείωσε.

«Ο λόγος που δεν μπορούμε να δούμε τις επιπλέον διαστάσεις είναι ότι το φως δεν διαδίδεται σε αυτές, κάτι που αντίθετα συμβαίνει με τη βαρύτητα. Κάτι που σημαίνει πως θα ήταν πολύ πιο εύκολο να δημιουργήσουμε μια μικροσκοπική μαύρη τρύπα στις έξτρα διαστάσεις».

Σύμφωνα με τον ίδιο, μάλιστα, η ύπαρξή τους είναι πιθανό να επιβεβαιωθεί στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN στη Γενεύη. Στη σήραγγα του LHC, δύο δέσμες σωματιδίων κινούνται σε αντίθετη κατεύθυνση, ώστε να συγκρουστούν μεταξύ τους.

It is sometimes said that fact is stranger than fiction. To find out what I mean, watch this beautifully animated version of my first Reith lecture on black holes. –SH

«Κάποιες από τις συγκρούσεις ενδεχομένως δημιουργήσουν μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Τότε, θα εκπεμφθούν σωματίδια με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, τα οποία θα είναι εύκολο να αναγνωρίσουμε», πρόσθεσε. «Επομένως, ίσως τελικά βραβευθώ με Νόμπελ», κατέληξε.