Para peneliti di Universitas St Andrews, Skotlandia, mengklaim telah menemukan cara untuk mensimulasikan cakrawala peristiwa lubang hitam - bukan melalui teknik pengamatan kosmik baru, dan bukan dengan superkomputer bertenaga tinggi ... tetapi di laboratorium. Menggunakan laser, panjang serat optik dan tergantung pada beberapa mekanika kuantum yang aneh, "singularitas" dapat dibuat untuk mengubah panjang gelombang laser, mensintesis efek dari horizon peristiwa. Jika percobaan ini dapat menghasilkan horizon peristiwa, fenomena teoretis Hawking Radiation dapat diuji, mungkin memberi Stephen Hawking peluang terbaik untuk memenangkan Hadiah Nobel.
Jadi bagaimana Anda membuat lubang hitam? Di kosmos, lubang hitam diciptakan oleh runtuhnya bintang-bintang besar. Massa bintang itu runtuh ke satu titik (setelah kehabisan bahan bakar dan menjalani supernova) karena gaya gravitasi masif yang bekerja pada tubuh. Haruskah bintang melebihi "batas" massa tertentu (mis Batas Chandrasekhar - maksimum di mana massa bintang tidak dapat mendukung strukturnya melawan gravitasi), ia akan runtuh menjadi titik diskrit (singularitas). Ruang-waktu akan begitu menyesatkan sehingga semua energi lokal (materi dan radiasi) akan jatuh ke singularitas. Jarak dari singularitas di mana bahkan cahaya tidak dapat lepas dari tarikan gravitasi dikenal sebagai horizon acara. Tabrakan partikel energi tinggi oleh sinar kosmik yang berdampak pada atmosfer bagian atas dapat menghasilkan lubang hitam-mikro (MBH). Large Hadron Collider (di CERN, dekat Jenewa, Swiss) juga dapat menghasilkan tumbukan yang cukup energik untuk membuat MBH. Menariknya, jika LHC dapat menghasilkan MBH, teori Stephen Hawking tentang "Radiasi Hawking" dapat dibuktikan seandainya MBH yang dibuat menguap hampir secara instan.
Hawking memprediksi bahwa lubang hitam memancarkan radiasi. Teori ini paradoks, karena tidak ada radiasi yang bisa lepas dari horizon peristiwa lubang hitam. Namun, Hawking berteori bahwa karena kekhasan dalam dinamika kuantum, lubang hitam bisa menghasilkan radiasi.
Sederhananya, Semesta memungkinkan partikel diciptakan dalam ruang hampa, "meminjam" energi dari lingkungan mereka. Untuk menghemat keseimbangan energi, partikel dan anti-partikelnya hanya dapat hidup untuk waktu yang singkat, mengembalikan energi yang dipinjam dengan sangat cepat dengan memusnahkan satu sama lain. Selama mereka muncul dan keluar dari keberadaan dalam batas waktu kuantum, mereka dianggap sebagai "partikel virtual". Penciptaan untuk pemusnahan memiliki energi nol bersih.
Namun, situasinya berubah jika pasangan partikel ini dihasilkan pada atau di dekat horizon peristiwa lubang hitam. Jika salah satu pasangan virtual jatuh ke dalam lubang hitam, dan mitranya dikeluarkan dari horizon peristiwa, mereka tidak dapat dimusnahkan. Kedua partikel virtual akan menjadi "nyata", memungkinkan partikel yang melarikan diri membawa energi dan massa menjauh dari lubang hitam (partikel yang terperangkap dapat dianggap memiliki massa negatif, sehingga mengurangi massa lubang hitam). Ini adalah bagaimana radiasi Hawking memprediksi "menguap" lubang hitam, karena massa hilang ke quirk quantum ini di horizon peristiwa. Hawking memprediksi bahwa black hole secara bertahap akan menguap dan menghilang, ditambah efek ini akan paling menonjol untuk black hole kecil dan MBH.
Jadi ... kembali ke laboratorium St. Andrews kami ...
Prof Ulf Leonhardt berharap untuk menciptakan kondisi horizon peristiwa lubang hitam dengan menggunakan pulsa laser, mungkin menciptakan eksperimen langsung pertama untuk menguji radiasi Hawking. Leonhardt adalah seorang ahli dalam "malapetaka kuantum", titik di mana gelombang fisika rusak, menciptakan singularitas. Dalam pertemuan "Cosmology Meets Condensed Matter" baru-baru ini di London, tim Leonhardt mengumumkan metode mereka untuk mensimulasikan salah satu komponen kunci dari lingkungan horizon acara.
Cahaya bergerak melalui material pada kecepatan yang berbeda, tergantung pada sifat gelombangnya. Kelompok St. Andrews menggunakan dua sinar laser, satu lambat, satu cepat. Pertama, pulsa yang merambat lambat ditembakkan ke serat optik, diikuti oleh pulsa yang lebih cepat. Denyut yang lebih cepat harus “mengejar” dengan denyut yang lebih lambat. Namun, ketika pulsa lambat melewati media, itu mengubah sifat optik serat, menyebabkan pulsa cepat melambat setelah bangun. Inilah yang terjadi pada cahaya ketika mencoba melarikan diri dari horizon peristiwa - ia melambat sedemikian rupa sehingga menjadi "terperangkap".
“Kami menunjukkan dengan perhitungan teoritis bahwa sistem seperti itu mampu menyelidiki efek kuantum cakrawala, khususnya radiasi Hawking. " - Dari makalah yang akan datang oleh kelompok St. Andrews.
Efek yang dimiliki dua pulsa laser terhadap satu sama lain untuk meniru fisika dalam horizon peristiwa terdengar aneh, tetapi penelitian baru ini dapat membantu kita memahami apakah MBH dihasilkan dalam LHC dan mungkin mendorong Stephen Hawking sedikit lebih dekat ke arah Hadiah Nobel yang pantas.
Sumber: Telegraph.co.uk
