Físicos criam “buraco negro” em laboratório para provar a radiação Hawking

Uma das ideias revolucionárias de Stephen Hawking é a de que buracos negros evaporam lentamente na forma da radiação Hawking, um efeito quântico que acontece próximo ao horizonte de eventos do buraco negro.

Esta ideia é importante para a física de buracos negros, mas como até hoje ninguém conseguiu demonstrar sua existência, a radiação tem permanecido uma hipótese, privando o professor inclusive de um possível Prêmio Nobel nesta área.

Um pouco de história

Corria o ano de 1974 da Era Comum. O professor da Universidade de Princeton Stephen Hawking estava em uma discussão com seu estudante de graduação Jacob Bekenstein sobre uma ideia inovadora de Bekenstein: a de que a entropia de buracos negros era proporcional à área do horizonte de eventos.

Na época, Hawking já era famoso por ter publicado trabalhos sobre a entropia de buracos negros, demonstrando inclusive que a mesma não pode decrescer, assim como o volume do objeto.

Hawking investigou a alegação de Bekenstein e chegou a uma ideia radical: o universo estaria povoado com partículas virtuais, partículas de vida extremamente curta e que não podem ser detectadas em aceleradores de partículas.

Na vizinhança do horizonte de eventos, a flutuação quântica do vácuo acabava gerando partículas que pareciam “escapar” do buraco negro. Nascia uma das ideias radicais de Hawking, que foi chamada de radiação Hawking.

Pela hipótese proposta pelo cientista, buracos negros não seriam tão negros assim, mas estariam evaporando na forma desta radiação, até desaparecer.

Esta ideia ajudou a responder muitas perguntas e criar outras sobre como funcionam os buracos negros. Mas, até agora, tem sido apenas uma hipótese.

Buracos negros de Laboratório

O problema em detectar a radiação Hawking é que, quanto maior o buraco negro, mais tênue é esta radiação. Como os candidatos a buracos negros estão muito longe, a intensidade da radiação diminui ainda mais com a distância, a ponto de ser indetectável com a nossa tecnologia atual.

O físico Jeff Steinhauer da Universidade Technion, em Haifa, Israel, acredita ter a solução para isto. Em vez de tentar desenvolver equipamentos ultrassensíveis que talvez venham ou não detectar uma energia muito fraquinha, por que não criar um buraco negro, ou um análogo, no laboratório?

Steinhauer trabalhou com um tipo diferente de buracos negros, feitos de som. O professor resfriou gás hélio a uma temperatura pouca coisa acima do zero absoluto, e então agitou-o tão rápido que se formou uma “barreira” que impede a passagem do som, o tal análogo do buraco negro.

No seu experimento, o professor descobriu indícios que os fônons, os menores pacotes de energia sonora, estavam vazando de seu buraco negro sônico exatamente da mesma forma que as equações de Hawking previram o vazamento da radiação Hawking.

A experiência e seus resultados, todos controversos e merecedores de atenção, ainda não foram verificados por outros cientistas, mas estão disponíveis para consulta no site arXiv.org.

Um outro trabalho

Este não é o único trabalho que está tentando demonstrar a existência da radiação Hawking. No último mês, foi publicado no Physical Review Letters o trabalho dos físicos Chris Adami e Kamil Bradler, da Universidade de Ottawa, que descreve uma nova técnica que permitiria seguir a vida de um buraco negro ao longo do tempo.

Pelo trabalho deles, que usou equações e simulação em computador, a informação quântica do buraco negro é transferida perfeitamente para a radiação Hawking, ou seja, a informação não “desaparece” quando passa pelo horizonte de eventos, mas evapora lentamente nos estágios finais.

O trabalho dos professores Adami e Bradler resolve o chamado paradoxo da informação dos buracos negros usando a radiação Hawking, em vez de uma nova teoria da gravidade quântica. Talvez o prêmio Nobel de Stephen Hawking esteja a caminho. [ScienceAlertarXiv.orgPhysical Review LettersMichigan State University]

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4 respostas para “Físicos criam “buraco negro” em laboratório para provar a radiação Hawking”

  1. Valeu pelo comentário. Pensei em taquions devido a mecânica gravitacional de um buraco negro, tive essa impressão ao ler “Uma Breve Históri

    • Bom, pelo que eu entendi a ideia da radiação Hawking foi feita sem pensar em teorias gravitacionais. Não saberia dizer se está excluída a possibilidade, mas fica a dúvida, como é que você detecta um táquion? E como você descobre de onde ele partiu?

    • Pelo que eu entendo, não. A descrição do Hawkins no livro “Uma Breve História do Tempo” resume-se a basicamente isso:

      1. partículas e suas antipartículas virtuais surgem e se cancelam no vácuo o tempo todo, é a flutuação quântica do vácuo.

      2. na proximidade do horizonte de eventos, a tendência é que a anti-partícula atravesse o horizonte de eventos, “caindo dentro do buraco negro”, enquanto a partícula viaja na direção oposta.

      3. o resultado é que ao mesmo tempo que a antipartícula vai cancelar uma partícula no núcleo do buraco negro, o fluxo constante de partículas afastando-se do buraco negro dá a impressão de que o buraco negro está emitindo uma radiação, a radiação Hawking, e evaporando.

      Não sei se tem algum táquion virtual nesta história, minha física não chega até aí, mas a princípio não precisaria de táquions na explicação da radiação Hawking.

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