Lỗ đen không hoàn toàn đen. Lần đầu tiên, với việc sử dụng một mô hình lỗ đen bắt giữ âm thanh thay vì ánh sáng, các nhà khoa học đã nhìn thấy bằng chứng của những gì đi ra từ chúng.
Không thể quan sát các hạt đến từ một lỗ đen thực bởi chúng quá ít và mờ nhạt, nên giáo sư Jeff Steinhauer tại viện công nghệ Technion–Israel đã chế tạo một phiên bản để bàn của một lỗ đen hút âm thanh thay vì ánh sáng. Sử dụng thiết bị này, ông là người đầu tiên nhìn thấy bằng chứng về việc các hạt thoát ra khỏi lỗ đen, hay còn gọi là bức xạ Hawking.
Năm 2014, sử dụng thiết bị lỗ đen tương tự, Steinhaeur đã nhìn thấy một dạng cảm ứng của bức xạ Hawking, trong đó có thứ gì đó va chạm với chân trời sự kiện của lỗ đen gây ra bức xạ Hawking. Nhưng đây là lần đầu tiên ông thấy được bức xạ Hawking tự phát. Steinhauer đã công bố các kết quả trong tạp chí Nature Physics vào thứ hai vừa qua.
Bức xạ Hawking được đặt theo tên của nhà khoa học Stephen Hawking, người đã đưa ra lý thuyết về sự tồn tại của nó vào năm 1974 . Ông đã tính toán được rằng các lỗ đen không hấp thụ hoàn toàn mọi thứ. Một số hạt may mắn có thể thoát ra. Đó là bởi vì theo lý thuyết lượng tử, các cặp hạt hình thành một cách tự phát trong khắp vũ trụ: gồm một hạt và phản vật chất tương ứng của nó. Thông thường, chúng tự hủy lẫn nhau, nhưng khi chúng được hình thành chính xác ở vị trí thích hợp, một hạt sẽ bị hút vào lỗ đen còn hạt kia sẽ thoát khỏi nó.
Lỗ đen để bàn của Steinhaeur được tạo ra bởi một hình trụ chất lỏng có tiết diện của một tia laser. Bởi vì chất lỏng này chảy nhanh hơn âm thanh nên không sóng âm nào có thể thoát ra, trừ bức xạ Hawking. Ở đây, bức xạ Hawking bao gồm các cặp sóng âm, một rơi vào lỗ đen, một thoát ra ngoài.
Các tính toán của Hawking cho thấy các hạt cũng vướng víu với hạt còn lại, và thí nghiệm của Steinhaeur cũng cho thấy bằng chứng của điều này. Ông đã tập hợp các quan sát của nhiều cặp hạt, và với mỗi cặp, các hạt đều có chính xác cùng một giá trị năng lượng, chỉ có điều một hạt có năng lượng dương và hạt còn lại là năng lượng âm. Khi vẽ đồ thị năng lượng các hạt, ông nói “Tôi biết rằng nó phải như thế ngay khi tôi thấy nó”.
Giáo sư Jeff Steinhauer với lỗ đen nhân tạo của mình
Steinhauer cho biết mục đích của ông là “nghiên cứu nhiều nhất có thể về các lỗ đen thực”, nhưng đó không phải là mục đích cuối cùng. “Con người không cố gắng để hiểu về lỗ đen, họ cố gắng để hiểu nhiều hơn về các định luật vật lý”, ông nói. Cho đến nay vẫn chưa có ai thống nhất được những hiểu biết của chúng ta về hấp dẫn với tính bất định và ngẫu nhiên cơ bản của cơ học lượng tử.
“Chúng ta đã biết về hấp dẫn ở mức độ cổ điển”, Steinhaeur cho biết. “Nhưng chúng ta còn muốn hiểu về nó sâu hơn nữa, hiểu được sự ngẫu nhiên của hấp dẫn... Trong quá trình tìm kiếm định luật hấp dẫn lượng tử, bức xạ Hawking được cho là bước quan trọng đầu tiên.”
Cho đến nay, Steinhauer đã làm việc với mô hình lỗ đen âm thanh trong suốt 7 năm. Để tập hợp dữ liệu cho nghiên cứu gần đây nhất, ông đã lặp lại thí nghiệm 4600 lần, tương đương với 6 ngày đo đạc liên tục không ngừng nghỉ.
Hoàng Gia Linh
Theo Astronomy
