Pesquisadores da Universidade St. Andrews, na Escócia, afirmam ter encontrado uma maneira de simular o horizonte de eventos de um buraco negro - não por meio de uma nova técnica de observação cósmica, e não por um supercomputador de alta potência ... mas no laboratório. Usando lasers, um comprimento de fibra óptica e dependendo de algumas mecânicas quânticas bizarras, uma "singularidade" pode ser criada para alterar o comprimento de onda de um laser, sintetizando os efeitos de um horizonte de eventos. Se esse experimento puder produzir um horizonte de eventos, o fenômeno teórico da Radiação Hawking poderá ser testado, talvez dando a Stephen Hawking a melhor chance ainda de ganhar o Prêmio Nobel.
Então, como você cria um buraco negro? No cosmos, os buracos negros são criados pelo colapso de estrelas massivas. A massa da estrela cai em um único ponto (depois de ficar sem combustível e passar por uma supernova) devido às enormes forças gravitacionais que atuam no corpo. A estrela deve exceder um certo "limite" de massa (ou seja, o Limite de Chandrasekhar - no máximo em que a massa de uma estrela não pode sustentar sua estrutura contra a gravidade), ela entrará em colapso em um ponto discreto (uma singularidade). O espaço-tempo será tão distorcido que toda a energia local (matéria e radiação) cairá na singularidade. A distância da singularidade na qual nem a luz pode escapar da atração gravitacional é conhecida como Horizonte de eventos. Colisões de partículas de alta energia por raios cósmicos que impactam a atmosfera superior podem produzir buracos negros (MBHs). O Large Hadron Collider (no CERN, perto de Genebra, Suíça) também pode ser capaz de produzir colisões energéticas o suficiente para criar MBHs. Curiosamente, se o LHC puder produzir MBHs, a teoria de "Hawking Radiation" de Stephen Hawking poderá ser comprovada se os MBHs criados evaporarem quase instantaneamente.
Hawking prevê que os buracos negros emitem radiação. Essa teoria é paradoxal, pois nenhuma radiação pode escapar do horizonte de eventos de um buraco negro. No entanto, Hawking teoriza que, devido a uma peculiaridade da dinâmica quântica, buracos negros lata produzir radiação.
Simplificando, o Universo permite que as partículas sejam criadas no vácuo, "emprestando" energia do ambiente. Para conservar o balanço energético, a partícula e seu antipartícula podem viver apenas por um curto período de tempo, retornando a energia emprestada muito rapidamente, aniquilando-se. Desde que eles entrem e saiam da existência dentro de um limite de tempo quântico, eles são considerados “partículas virtuais”. A criação para a aniquilação tem energia zero líquida.
No entanto, a situação muda se esse par de partículas for gerado no horizonte de eventos ou próximo a um buraco negro. Se um dos pares virtuais cair no buraco negro e seu parceiro for ejetado para longe do horizonte de eventos, eles não poderão se aniquilar. Ambas as partículas virtuais se tornarão "reais", permitindo que a partícula em fuga transporte energia e massa para longe do buraco negro (a partícula retida pode ser considerada como tendo massa negativa, reduzindo assim a massa do buraco negro). É assim que a radiação Hawking prevê buracos negros "evaporando", à medida que a massa é perdida para essa peculiaridade quântica no horizonte de eventos. Hawking prevê que os buracos negros irão gradualmente evaporar e desaparecer, mais esse efeito será mais proeminente para pequenos buracos negros e MBHs.
Então ... de volta ao nosso laboratório St. Andrews ...
O professor Ulf Leonhardt espera criar as condições de um horizonte de eventos de buracos negros usando pulsos de laser, possivelmente criando o primeiro experimento direto para testar a radiação de Hawking. Leonhardt é especialista em "catástrofes quânticas", o ponto em que a física das ondas se decompõe, criando uma singularidade. Na recente reunião “Cosmologia atende à questão condensada” em Londres, a equipe de Leonhardt anunciou seu método para simular um dos principais componentes do ambiente do horizonte de eventos.
A luz viaja através dos materiais em velocidades diferentes, dependendo de suas propriedades de onda. O grupo de St. Andrews usa dois raios laser, um lento e outro rápido. Primeiro, um pulso de propagação lento é disparado pela fibra óptica, seguido por um pulso mais rápido. O pulso mais rápido deve "alcançar" o pulso mais lento. No entanto, à medida que o pulso lento passa pelo meio, ele altera as propriedades ópticas da fibra, fazendo com que o pulso rápido diminua. É isso que acontece com a luz, que tenta escapar do horizonte de eventos - ela fica mais lenta que fica "presa".
“Mostramos por cálculos teóricos que esse sistema é capaz de sondar os efeitos quânticos dos horizontes, em particular a radiação Hawking. ” - De um próximo artigo do grupo St. Andrews.
Os efeitos que dois pulsos de laser têm um sobre o outro para imitar a física dentro de um horizonte de eventos parecem estranhos, mas este novo estudo pode nos ajudar a entender se MBHs estão sendo gerados nos LHCs e pode empurrar Stephen Hawking um pouco mais perto de um merecido Prêmio Nobel.
Fonte: Telegraph.co.uk
