تابش هاوکینگ

تابش هاوکینگ در سیاه چاله چیست و چرا نامش هاوکینگ است؟

تابش هاوکینگ؛ عامل تبخیر سیاه‌چاله طی فرایند تابش هاوکینگ، سیاه‌چاله انرژی خود را از دست خواهد داد و عملاً طبق این نظریه تلاطم‌های کوانتومی می‌تواند منجر به تبخیر و کاهش جرم سیاه‌چاله شود. تابش سیاه‌چاله که تحت عنوان تابش هاوکینگ شناخته می‌شود، تابش جسم سیاه است که احتمالاً به دلیل تأثیر کوانتومی نزدیک افق رویداد از سیاه‌چاله تابیده خواهد شد. این نظریه که شرایط کاهش جرم سیاه‌چاله را بررسی می‌کند برای نخستین‌بار در سال ۱۹۷۴ میلادی و توسط استیون هاوکینگ مطرح شد و نشان داد تابش سیاه‌چاله باعث کاهش جرم و انرژی یا تبخیر سیاه‌چاله می‌شود

چرا سیاه‌چاله با این عنوان شناخته می‌شود؟ رفتار سیاه‌چاله‌ها باعث شده است که این پدیده نجومی به این دلیل که گرانش بسیار قدرتمندی دارد، تمام اجرام آسمان را به سمت خود می‌کشد و درواقع صفحه فضا و زمان را برش داده است به عنوان چاله‌ای شناخته شود که به دلیل منتشر نکردن هیچ‌گونه نور یا داده‌ای از خود برای شناخت بیشتر صفت سیاه به آن نسبت داده شده است؛ البته هنگامی که جرمی به سمت سیاه‌چاله جذب می‌شود، انرژی‌های بسیار قدرتمندی از آن آزاد خواهد شد و تنها نشانه‌ای که از سیاه‌چاله قابل رؤیت است همین اتفاق است

چرا سیاه‌چاله هیچ نوری از خود منعکس نمی‌کند؟ اصولاً سیاه‌چاله نمی‌تواند هیچ الکترومغناطیس یا نوری را از خود منعکس کند و تمام اجسام و نوری که نزدیک این پدیده نجومی می‌شود، جذب آن می‌شود و پس از آن دیگر هیچ ماده، نور یا انرژی انعکاس نمی‌یابد. سیاه‌چاله گرانش بسیار زیادی دارد و انرژی‌های مرتبط با نور از جمله الکترومغناطیس، هسته قوی و ضعیف را به صورت کامل در خود تجزیه می‌کند تا هیچ نوری منتشر نشود.

تابش هاوکینگ چه ویژگی از سیاه‌چاله را بررسی می‌کند؟ هنگامی که سیاه‌چاله کشف شد تا مدتی به نظر می‌رسید که سیاه‌چاله تنها اجرام کیهان را جذب کرده و دائماً در حال بزرگ‌تر شدن از طریق جذب نور، انرژی و ماده است، اما با گذشت زمان استیون هاوکینگ نظریه‌ای را ارائه داد که طبق آن در شرایط امکان دارد سیاه‌چاله‌ها بر اثر تلاطم‌های کوانتومی ذره و پادذره از خلأ کوانتومی ایجاد شود که از جذب ماده توسط سیاه‌چاله جلوگیری می‌کند.

تابش هاوکینگ چگونه از جذب ماده توسط سیاه‌چاله جلوگیری می‌کند؟ هنگامی که ضد ماده یا پادذره به سیاه‌چاله وارد می‌شود، ماده می‌تواند از سمت دیگر مرز عبور کند و جذب سیاه‌چاله نشود؛ بنابراین در صورتی که سیاه‌چاله جرمی را جذب نکند و چگالی خود را افزایش ندهد در نهایت تبخیر و جرم خود را از دست خواهد داد. طی فرآیند تابش هاوکینگ، سیاه‌چاله انرژی خود را از دست خواهد داد و عملاً طبق این نظریه تلاطم‌های کوانتومی می‌تواند منجر به تبخیر و کاهش جرم سیاه‌چاله شود.

ذره و پادذره چگونه در خلأ ایجاد می‌شود؟ طبق یکی از قوانینی که در علم فیزیک و ستاره‌شناسی وجود دارد هیچ‌گاه نمی‌توانیم در محدوده‌ای از فضا خلأ کامل ایجاد کنیم، یعنی اگر نقطه‌ای خالی از انرژی و ماده در فضا ایجاد کنیم به مرور زمان خلأ به صورت طبیعی بر اثر تلاطم‌های کوانتومی ماده و ضدماده را ایجاد می‌کند در ادامه این فرآیند با برخورد ماده و ضدماده به یکدیگر خلأ کوانتومی ایجاد می‌شود (ضدماده/پادذره با مراجعه به تست پاد ماد گرانترین ماده جهان در پروفایل)

در ابتدای شکل‌گیری جهان، ماده چگونه پدید آمد؟ به نظر می‌رسد که در جهان اولیه ابرسیاه‌چاله‌ای وجود داشت و ذره و پادذره نیز بر اثر تلاطم‌های کوانتومی ایجاد می‌شد، اما به دلیل اینکه سیاه‌چاله بسیار بزرگ بود و تمام اجرام و انرژی کیهان روی آن متمرکز می‌شد، مقدار زیادی ذره و پادذره تولید می‌شد به گونه‌ای که از هر یک میلیارد ذره یک ماده بیشتر از ضدماده به‌وجود می‌آمد و در ادامه همین مسئله موجب تبخیر ابرسیاه‌چاله، کاهش مقدار ضدماده و به‌وجود آمدن ماده شده است.

تابش هاوکینگ چه زمانی مطرح شد؟ برای نخستین‌بار استیون هاوکینگ نظریه خود را پیرامون سیاه‌چاله‌ها در سال ۱۹۷۴ مطرح کرد که به مرور زمان مطالب دیگری به آن افزوده شد. نظریه وی در آزمایشگاه سرن که بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده هادرونی جهان را دارد به آزمایش گذاشته شد و تا حدودی درست بود، اما در سال ۲۰۱۰ با طیفی مرئی نشانه بسیار نزدیکی در همین آزمایشگاه یافت شد که تابش هاوکینگ را تأیید کرد و جایزه نوبل را برای استیون هاوکینگ به ارمغان آورد.

سخن آخر... کوانتوم علمی است که ذرات را مورد بررسی قرار می‌دهد و قوانین آن بسیار متفاوت است. علل به‌وجود آمدن ماده از خلأ ممکن است ماده تاریک باشد که در تمام جهان وجود دارد. انرژی و ماده تاریک بیش از ۹۰ درصد جهان را پوشش داده است و قابل مشاهده نیست بلکه تنها اثرات آن‌ها در انبساط کیهان قابل رؤیت است؛ بنابراین نمی‌توان از چنین مسائلی درک درستی داشت، زیرا فراتر از ابعاد چهارگانه‌ای است که امروزه شناخته شده است.