Хокинг был прав
Стивен Хокинг (Stephen Hawking) – один из самых известных ученых США, автор многих научно–популярных книг по космологии и теоретической физике. В 1974 г. он создал необычную модель черных дыр, которые могут испускать частицы, «излучать». К сожалению, согласно расчетам, это излучение настолько слабо, что его невозможно наблюдать у реальных черных дыр звездных масс. В лабораторных условиях этот эффект также был невоспроизводим. Казалось, этой красивой теоретической концепции суждено было остаться невостребованной.
Несколько лет назад группа итальянских ученых решили опробовать новый способ проверки утверждения Хокинга. Они использовали простой кусок стекла для искусственного формирования так называемого «горизонта событий» черной дыры – воображаемой поверхности, окружающей центральную сингулярность черной дыры, с которой даже свет не может уйти на бесконечность и с которой, согласно теории Хокинга, все–таки может происходить процесс «излучения» частиц. Согласно законам квантовой механики, даже в пустом пространстве могут возникать короткоживущие пары, состоящие из частицы и ее античастицы. Как правило, частицы такой пары, родившись, тут же аннигилируют друг с другом. Однако вблизи горизонта событий может случиться так, что одна из частиц пары будет захвачена черной дырой, а другая уйдет от черной дыры. Ушедшую частицу далекий наблюдатель и будет воспринимать как «излучение» черной дыры.
Даниеле Фаччио (Daniele Faccio) из Университета Инсубрии и его коллеги создали горизонт событий в особой среде – секции расплавленного кварцевого стекла. Мощные лазерные импульсы вызывали локальные возмущения скорости фотонов, проходящих сквозь эту среду. Такие возмущения и сформировали движущийся горизонт событий: фотоны не могли преодолеть этот барьер, блокировались. Если в вакууме, достаточно близко от созданного горизонта событий, рождается пара фотонов, то они становятся разделенными и уже не возвращаются обратно в вакуум. Такой процесс наблюдался для одного фотона на 100 лазерных импульсов, в соответствии с предсказаниями Хокинга. Результаты группы были опубликованы в американском научном журнале Physical Review Letters.
Однако многие физики не согласились с интерпретацией проведенных экспериментов. Ульф Леонхард (Ulf Leonhardt) из Сент–Андрусского университета в Шотландии полагает, что опыт представляет собой первое экспериментальное свидетельство существования излучения Хокинга, другие же ученые не столь уверены в этом. Так, Теодор Якобсон (Theodore A. Jacobson) из Мэрилендского университета более согласен с другой статьей этих же авторов, посвященной неквантовому аналогу излучения Хокинга, полученному в жидкости. Якобсон отмечает как недостаток эксперимента то, что исследователи группы Фаччио не могут с уверенностью судить, где именно рождается пара фотонов, на что Фаччио отвечает, что в их слишком большом образце нет возможности проследить путь второго фотона, не ушедшего к наблюдателю. Леонхардт, предложивший идею построения искусственного горизонта событий, проводил исследования оптоволокна, где смог зафиксировать истории обоих фотонов и выявить их общее происхождение. «Коль скоро это сделано, то вопрос решен» – апеллировал Фаччио к исследованиям коллеги.
ДЖОН МЭТСОН
