Informatika és tudomány

Balázs Richárd

Kvantum-össze­fonódás jelei a labora­tóriumi fekete lyukban

A fekete lyukak tanulmányozásának legjobb módszere, ha létrehozunk egyet laboratóriumban. Ezek az "asztali" fekete lyukak a fény helyett hangot nyelnek el, egyiküknél pedig első alkalommal sikerült kvantum-összefonódást megfigyelni. Ez már komoly áttörést jelentene, a kérdés csak az, vajon ez a mesterséges fekete lyuk mennyiben adja vissza az eredeti egzotikus fizikáját?

A fekete lyukak halott csillagok rendkívüli sűrűségű maradványai és azért feketék, mert erős gravitációjukból semmi, még a fény sem szabadulhat. Azt a pontot, ahonnan nincs visszaút, eseményhorizontnak nevezik. Ezek jellemzően mindenki számára világos tények, van azonban a kvantumelméletnek egy csavarja, ami szerint a fekete lyukak mégsem teljesen "feketék".

1974-ben Stephen Hawking kijelentette, hogy az eseményhorizontból egy halvány izzás áramolhat kifelé. A kvantumelmélet szerint minden részecskének van egy antianyag társa, ezek a párok folyamatosan keletkeznek, mielőtt kioltanák egymást. A fekete lyuk azonban a pereménél létrejövő részecskepárokat széthúzhatja. Ha a pár egyik fele az eseményhorizonton kívülre esik, még elszökhet, miközben a másik felet már áthúzza a fekete lyuk vonzása. Ez a megmenekült részecske, illetve részecskék eredményezik a fent említett izzást, amit Hawking-sugárzásnak neveztek el.

Ez a jel azonban túl halvány, hogy a valódi fekete lyukaknál észlelhető legyen, vagyis jelenleg csak elméleti síkon létezik. A teszteléséhez a fizikusok miniatűr mesterséges fekete lyukakat építettek, melyeknél a fény szerepét a hang játssza.

Bill Unruh, a kanadai Brit-Kolumbia Egyetem tudósa volt ezeknek a fekete lyukat szimuláló részecskecsapdáknak az egyik úttörője. 1981-es számításai szerint a mesterséges fekete lyukak is sugárzást bocsátanak ki eseményhorizontjaikról, igazolva a Hawking-sugárzást. A legfrissebb eredmények szerint - melyeket Jeff Steinhauer, az izraeli Techion-Israel Műszaki Egyetem munkatársa szolgáltatott - ismételten észlelhető volt a sugárzás, méghozzá az eseményhorizonton elhelyezkedő kvantum-összefonódású részecskékből. Az összefonódás Hawking elméletének kulcsa, ami mind a mai napig vitatéma a fizikusok között.

A Steinhauer-féle fekete lyuk Bose-Einstein kondenzátum alkalmazásával készült. A kvantumállapot eléréséhez szükséges szuperhideg folyadék egy csövön folyik át, melyben lézerekkel két különböző energiaszintet hoznak létre, mintegy „vízesést” eredményezve. Az atomok szuperszonikus sebességet érnek el, amikor egyik energiaszintről a másikra "zuhannak", ez modellezi az eseményhorizontot. A Hawking-sugárzás méréséhez egy rövid lézerimpulzussal szondázzák, informatikai nyelven szólva pingelik a folyadékot. Ez egy fonont, hangrészecskét, valamint egy partner részecskét hoz létre a horizont közelében - ahogy az Hawking elmélete szerint a valódi fekete lyukaknál is történik. Ezt követően képeket készítenek, hogy megmérjék a törési indexet a folyadékban, ezáltal nyomon követve a hang- és a partner részecske útját az esemény horizontnál. A kísérletet hat napon át 4600-szor ismételték meg.


Jeff Steinhauer

Az eredmények az eseményhorizonttól mindkét irányba kisugárzó sötét sávot mutatnak. Steinhauer szerint ez két elkülönülő részecske bizonyítéka, melyek pontosan egy időben terjednek, annak ellenére, hogy elválasztja őket a horizont. Mindez arra utal, hogy az elnyelt részecskék kvantum-összefonódásban állnak a szabad részecskékkel, ami a Hawking-sugárzás árulkodó jele. "A kutatás igazolja Hawking számítását és azt, hogy ez alkalmazható az asztrofizikai és az analóg esetre egyaránt" – fogalmazott Steinhauer, állításával azonban koránt sem ért mindenki egyet.

Daniele Faccio, a brit Heriot-Watt Egyetem kutatója korábban egy száloptikás fekete lyuk modellel kísérletezett. Szerinte a kísérlet legbonyolultabb része az összefonódás demonstrálása, a bizonyításhoz azonban további tesztelésre van szükség. "Ha azonban igaz, akkor igen, az összefonódás a Hawking-sugárzás elsődleges kvantum jellemvonása" - ismerte el. Unruh is szeretne független megerősítést. "A nagy eredményekhez szilárd bizonyítékra van szükség" - mondta. "Akárhogy is, én ezt egy csodálatos kísérletként értékelem, amiről már 10 éve álmodozunk, és neki sikerült elsőként. Az hogy kölcsönösséget észlelt a sugárzásban a horizontnál, legyen az összefonódás vagy sem, rendkívüli dolog."

Persze vannak szépséghibái a kísérletnek. A hangrészecskék másként áramlanak egy valódi fekete lyuk pereménél, ahol a gravitáció meghajlítja a tér-időt, mint a fény részecskéi. "Nem hiszem, hogy ez alapján kijelenthető lenne a sugárzás létezése az asztrofizikában" - mondta Faccio. Mivel azonban egy igazi fekete lyukat nem tudunk közelről vizsgálni, így az asztali modellek jelentik a legjobb alternatívát. "Ennyi ismeretlen közepette, kísérletek híján, ezeket az analógiákat kell fejlesztenünk" - szögezte le. Steinhauer jelenleg a sugárzás idővel bekövetkező változásait szeretné tanulmányozni. Reményei szerint modellezése fényt derít a kozmosz legegzotikusabb objektumainak különleges fizikájára. "A fekete lyukak nem csak a fekete lyukak megismeréséhez fontosak, hanem az új fizikai elméletek tanulmányozásában is nagy szerepet játszanak" - összegzett.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • Agyturbinikusz #92
    En probalom megerteni mint mond, nekem egy dolog jutott az eszembe, igaz inkabb filozofikus mint tudomanyos:

    Vizsgaljunk egy ismeretlen allapotot az univerzumban, amit me senki elottunk nem vizsgalt meg. Automatikusan feljovunk nehany magyarazattal, tegyuk fel 1000 fele magyarazat. Miert mindig csak egy a helyes? Ha KF-et nezzuk akkor maris csak eselylatolgatasra marad lehetoseg vagyis X szazalekban minden feltevesunk helyes(most az adott reszecske becsapodasara gondolok a ketres kiserletben pl). Vagyis a megoldas szubatomi szinten csak %-os talalgatas akkor ez miert nem jelentkezik(fejezodik ki) feljebb? Vagy ha kifejezodik akkor miert nem latjuk(ugye ugye a 2 Elfogadott teoria is egymasnak ellentmond, de mindketto helyes is vagyis szuperpozicioban van). Nem lehet hogy a megfigyeleseinkre pont ugyan ez igaz? Vagyis minket ugyan ugy szubatomi reszecskek epitenek fel az idegrendszerunk ugyen ezen az elven mukodik, ezert is van kb halvany lila kodunk arrol, hogy mi miert tortenik az agyban, meg sejtes szinten sem ertjuk hogyan es miert tortennek pontosan az esemenyek hiszen csak % lathatunk mindenhol. Vagyis mivan ha megfigyelokben van a hiba es ezert nem lehet univerzalis elmeletet gyartani?
  • defiant9 #91
    Akkor úgy tűnik elfogyott a tudomány. Ez a szél elmélet túlságosan leegyszerűsített volt. Önmagával és a tény adatokkal is ellentmondásba keveredett.
  • defiant9 #90
    Arra mi volt a magyarázat hogy a GPS műholdak automórái folyamatosan elmásznak a földön maradt társaiktól? Erre csak utalt, de biztos már valamikor volt rá ideológia, viszont a garvitonszelet nehezen tudom elképzelni erre a folyamatos hatásra.

    Further, the satellites are in orbits high above the Earth, where the curvature of spacetime due to the Earth's mass is less than it is at the Earth's surface. A prediction of General Relativity is that clocks closer to a massive object will seem to tick more slowly than those located further away (see the Black Holes lecture). As such, when viewed from the surface of the Earth, the clocks on the satellites appear to be ticking faster than identical clocks on the ground. A calculation using General Relativity predicts that the clocks in each GPS satellite should get ahead of ground-based clocks by 45 microseconds per day.

    Special Relativity predicts that the on-board atomic clocks on the satellites should fall behind clocks on the ground by about 7 microseconds per day because of the slower ticking rate due to the time dilation effect of their relative motion

    The combination of these two relativitic effects means that the clocks on-board each satellite should tick faster than identical clocks on the ground by about 38 microseconds per day (45-7=38)!
  • gforce9 #89
    A részecskegyorsítókat meg sem lehetett volna építeni, illetőleg rosszul -a várttól teljesen eltérően - működnének, ha nem lenne igaz a specrel. De pontosan úgy viselkednek, úgy gyorsulnak és a sebességük eléréséhez annyi energia kell, amit a specrel megjósolt - abból kiszámolható. A foton impulzusát is régen kimérték többszörösen. A sebességét is ellenőrizték már sokféleképp. A Voyager szondáknál sem lehet kimérni ezt az Astrojan által állított gyorsulást-lassulást, pedig az egyik szonda már merőlegesen halad a naprendszerre a másik meg nem. Ha máshol nem - mivel ők más-más gravitációs környezetben haladnak -, itt már adódnia kellene az Astrojan által belemagyarázott gravitonszeles effektnek. De nincs ilyen effekt. Sületlenség az egész. Persze erre is kitalál majd valamiféle marhaság magyarázatot, de az igazság az, hogyha a gravitációnak hatása volna a fény sebességére a Voyagereknél ezt bőven ki lehetne mérni.
  • defiant9 #88
    A te elméleted szerint a gravtionszél úgy hat a fotonra mintha annak lenne egy alap sebessége + egy kis vitorlája ami a gravitonszélnek csak a haladási tengely irányú komponensét fogja be. Így a két irányvektor összegzése kb. az általad felrajzolt grafikont eredményezi, de csak a foton eredeti haladási irányányára vetítve, A problémák elkerülése miatt fiygelmen kívül hagytad hogy az infelxiós pontban van egy befelé mutató vektor(valójában itt a legnagyobb) amit illene a sebességhez hozzáadni. Egyébként a pálya görbölete közeledéskor csökkene, amit csak úgy tudnál lerajzolni hogy ugyanúgy kacsázik a foton ahogy a sebesség grafikonod. Ezt látva még Newton is csak a fejét csóválná.

    "A fekete lyuk környezetében egy feléje kilőtt ágyúgolyó az eseményhorizont alatt már bizonyosan fénysebesség felett van,"
    Felette miért nem? Ott nem fúj hátulról a szél? Nincs semmi olyan a rajzodon/leírásodban hogy csak bizonyos távolságból kezd el emelkedni a sebesség. Ahogy geforce9 is írja akár kívül akár csak az átlépés után, de vastagon átrajzoltad a sebesség*tömeg energiagrafikont azzal hogy c négyzet!!! -re toltad fel a görbe maximumát. Szegény fickók göcsölnek a CERN-ben hogy közelítség a fénysebet, te meg most azt mondod hogy az az elméleti határ közelében sincsenek, hiába mutatja minden mérés és számítás azt hogy akárhogy tolják be az energiát 300,000 km/s fölé akkor sem fogják tudni gyorsítani.
    Egyébként érdekes lenne látni hogy te milyennek is képzeled a sebesség/energia vagy sebesség/tömeg grafikont, de úgy általában jó lenne ha elgondolkoznál hogy már majd 100 éve kísérletileg bizonyított alap-elmélettel szemben nagyon kevés egy ellentmondásos elmélettel kardoskodni, és jóval több felételes módot használni az egyes megálapításaidnál.
    Bertozzi experiment
    Since the 1930s, relativity was needed in the construction of particle accelerators, and the precision measurements mentioned above clearly confirmed the theory as well.
  • gforce9 #87
    Az egész hszed egy nagy katyvasz. És még mindig egyetlenegy kísérleti bizonyítékot sem hoztál semmire.

    "A fekete lyuk környezetében egy feléje kilőtt ágyúgolyó az eseményhorizont alatt már bizonyosan fénysebesség felett van"
    Röhög a vakbelem. Ott jártál, megmérted? :D :D :D

    A fénysebesség avagy c az egy felső határ. Az egy olyan természeti állandó, mit nem fog átlépni az ágyúgolyó, meg kb semmi. Minden kísérlet és megfigyelés ezt támasztja alá az emberiség eddigi történetében.

    Téged mi is támaszt alá? A seggből előhúzott tudományoskodónak látszani akaró, de tudományos módszereket nyomokban sem tartalmazó kijelentéseid? Legalább olyan jól megélsz ebből a baromságból, mint az aurafotósok?
  • Astrojan #86
    83: "Máriázhatsz" Tudod mit illett volna mondanod? - Bocs János, nem vettem észre a következő mondatot vagy csak nem értettem és ezért képzeltem (tévesen), hogy az oldalszélnek nincs hatása a fotonra.

    "de a Te teszel önmagadnak is ellenmondó állításokat" - Egyetlenegyet sem találsz. A Te logikádnak mondanak ellent az állításaim. Döntsd el, hogy ezzel a barommal akarsz társalkodni vagy velem. Mert az első esetben ez lesz az utolsó válaszom, ezt vedd komolyan.

    A protonnak mióta van belső "motorja" ami csak egyetlen sebességgel engedi menni semleges gravitációs környezetben? A fotonnak van ilyen, csak c -vel mehet (semleges gravitációs környezetben, hozzáteszem mert képes vagy belekötni)

    A proton ugyanúgy viselkedik mint egy ágyúgolyó vagy egy bolygó, lásd poiuztrewq üzenetét is - nem úgy mint a fény.

    A fekete lyuk környezetében egy feléje kilőtt ágyúgolyó az eseményhorizont alatt már bizonyosan fénysebesség felett van, én sehol nem mondtam, hogy nem lépheti át a fénysebességet.

    "azt is mondja hogy a fotont tolja befelé a gravitonszél, de azt is hogy ennek a tolásnak nincs hatása a sebességre az c marad."

    Hol a francba olvastad ezt a hülyeséget? Ezt írtam 79 -ben:

    Ekkor már nulla azaz semekkora hátszelet sem kap a foton, a sebessége beáll c-re (egy pillanatra) ez van a függőleges tengelynél.

    Érted? Egy pillanatra. Mint ahogy a rajzon is látszik tkp a sebesség grafikon egyetlen pontján c a sebesség ami folyamatosan változik. Tehát,

    1. a gravitonszél univerzális és minden anyagra hat.
    2. a foton különleges, mert saját sebessége van, = c. A barionoknak nincs saját sebessége, azok úgy mozognak ahogy meglököd őket.
    3. a proton és az ágyúgolyó c négyzet határsebességig gyorsulhat (a BH -n belül)
    4. a barionos anyag sokkal gyorsabb lehet mint c többféle módon is,
    4a. fekete lyuk irányába menet
    4b. gravitációs sugárzás manipulációja esetén, DVAG fókuszálással.

    Ellentmondás a Te elképzeléseiddel és az elvárásaiddal van, máshol nincs.
    Tedd ide a kisérleti bizonyítékokat a matematikai objektumok fizikai létezésére. Ha nincs ilyen akkor a téridőjárásváltozás okozta sebességeltüntetés nem más mint az évszázad hazugsága.
  • defiant9 #85
    Én úgy gondolom hamarosan itt a vége.
    Vagy azt kell mondania hogy a gravitonszál elmélet nem univerzális és csak a fotonra hat
    Vagy azt hogy a proton 300e km/s fölé gyorsulhat.
    Vagy azt hogy az anyag néha gyorsabb mint a fény

    Ellentmondásos az elmélet mert amikor elhalad a feketelyuk mellett akkor azt is mondja hogy tolja befeleé a gravitonszél, de azt is hogy ennek a tolásnak nincs hatása a sebességre az c marad Noha a fény a pályájnak ezen a részén oldalaz legintenzívebben a középpont felé..De előbb hallgassuk még meg a proton vs gravitonszél hatást.
  • gforce9 #84
    Hogy van még ehhez türelmed? Hívő. Semmivel sem tudod meggyőzni. Sőt egy hívőnél is rosszabb. Mert a hívők legtöbbje a kreacionizmust ész alapon elvetette. Ő soha nem fogja feladni a saját kreálmányát.
  • defiant9 #83
    Máriázhatsz, de a Te teszel önmagadnak is ellenmondó állításokat.
    Akkor helyettesítsük be a rajzodon a fotont egy a fénysebesség 99.9999% -ával haladó protonnal.
    Ugyanazt a távolság/sebesség grafikont rajzolnád hozzá, vagy egy teljesen más jellegűt?
További bejegyzések a fórumban...