1974年に、スティーブンホーキングは彼の最も有名な予測の1つを作りました：ブラックホールは最終的に完全に蒸発するということです。
ホーキングの理論によると、ブラックホールは完全に「ブラック」ではなく、実際には粒子を放出します。ホーキング氏は、この放射は結局、ブラックホールから十分なエネルギーと質量を吸い上げてブラックホールを消滅させることができると考えていました。理論は広く真実であると想定されていますが、証明することはほぼ不可能と考えられていました。
しかし、初めて、物理学者はこのとらえどころのないホーキング放射線を、少なくとも実験室で示した。ホーキング放射は現在の計器では宇宙で検出するには微弱ですが、物理学者は音波と宇宙で最も冷たく奇妙な物質のいくつかを使用して作成されたブラックホールアナログでこの放射を見ています。
粒子のペア
ブラックホールは非常に強力な重力を発揮し、光速で移動する光子でさえ逃げることができませんでした。空間の真空は一般に空であると考えられていますが、量子力学の不確実性は、物質と物質のペアで存在の内外に飛び散る仮想粒子で真空が溢れていることを示しています。 （反対粒子は対応する物質と同じ質量ですが、反対の電荷を持っています。）
通常、仮想粒子のペアが現れた後、それらはすぐに互いに消滅します。しかし、ブラックホールの隣では、重力の極端な力が粒子を引き離し、一方の粒子はブラックホールに吸収され、もう一方の粒子は宇宙に飛び出します。吸収された粒子は、ブラックホールのエネルギーと質量を減らす負のエネルギーを持っています。これらの仮想粒子を十分に飲み込むと、ブラックホールは最終的に蒸発します。逃げる粒子はホーキング放射として知られるようになります。
この放射線は十分弱いため、現時点では宇宙でそれを観察することは不可能ですが、物理学者は実験室でそれを測定する非常に独創的な方法を考えています。
滝イベントの地平線
テクニオンの物理学者ジェフシュタインハウアーと彼の同僚-ハイファのイスラエル工科大学は、ボーズアインシュタイン凝縮と呼ばれる非常に冷たいガスを使用して、ブラックホールの事象の地平線をモデル化しました。このガスの流れの中で、彼らは崖を置き、ガスの「滝」を作りました。ガスが滝の上を流れると、音速よりも速く流れるのに十分なポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変わりました。
物質と反物質の粒子の代わりに、研究者は気体の流れの中でフォノンのペア、または量子音波を使用しました。低速側のフォノンは滝から離れてガスの流れに逆らって移動する可能性がありますが、高速側のフォノンは超音速ガスの「ブラックホール」に捕らわれずに進むことができませんでした。
「それは、あなたが泳げるよりも速く流れていた流れに逆らって泳いでいるようなものです」とシュタインハウアーはLive Scienceに語った。 「あなたはあなたが前進しているように感じますが、あなたは本当に戻ってきました。そしてそれは、ブラックホールから抜け出そうとしているが、重力によって間違った方法で引っ張られているブラックホールの光子に類似しています。」
ホーキングは、放出された粒子の放射は、波長とエネルギーの連続したスペクトルになると予測しました。また、ブラックホールの質量にのみ依存する単一の温度で説明できるとも述べた。最近の実験では、これらの予測の両方がソニックブラックホールで確認されました。
「これらの実験はツール・ド・フォースです」とパリ・シュッド大学の物理学研究所の理論物理学者であるルノー・パレンターニはLive Scienceに語った。パレンタニは、アナログのブラックホールも理論的な角度から研究しています。彼は新しい研究に関与していませんでした。 「これは非常に正確な実験です。実験の面から見ると、ジェフは現在、本当に、冷たい原子を使ってブラックホールの物理を調査する世界をリードする専門家です。」
しかし、Parentaniは、この研究は「長いプロセスに沿った1つのステップ」であると強調しました。特に、この研究では、フォノンペアが量子レベルで相関していることは示されませんでした。これは、ホーキングの予測のもう1つの重要な側面です。
「物語は続くでしょう」とParentaniは言いました。 「それはすべての終わりではありません。」
