SG.hu·
Otthon is vizsgálhatjuk az egzotikus fizikát
Nem csak a számunkra szinte megfoghatatlan részecskegyorsítókkal kutathatjuk a fizika szélsőségeit, egy egyszerű konyhai mosogató is megfelel a célra, amennyiben a fehér lyukakat, a fekete lyukak elméleti ellentétét szeretnénk tanulmányozni.
A fekete lyuk a tömeg egy elképesztő sűrűségű koncentrációja, amit rendkívül erős gravitációs mező vesz körbe. Ami a fekete lyuk egy bizonyos sugarán belül kerül, az menthetetlenül elveszik, ezt a határt nevezik eseményhorizontnak. A fehér lyuk ennek az ellentéte; eseményhorizontja az anyag szökését biztosítja, miközben meggátolja mindennemű anyag belépését. A fehér lyuk csak elméleti síkon létezik, csillagászati megfigyelésekkel nem tudják alátámasztani.
Fehér lyukak lehetnek az anyagot kilövellő galaxismagok, vagy a nagy energiát sugárzó kvazárok, de akár a szintén elméleti síkon mozgó féregjáratok kijáratai is ide tartozhatnak. Vannak olyan találgatások is, hogy a fekete lyukak a téridő egy másik pontján fehér lyukban végződnek, ahol az általuk elnyelt anyag kiáramlik, azonban a Hawking-féle modell - ami felveti a fekete lyukak elpárolgásának lehetőségét - szükségtelenné teszi a fehér lyukak belemagyarázását a kozmológiába.
Az elmélet és a spekuláció után lássuk a gyakorlatot. Vegyünk egy klasszikus fém mosogatót és nyissuk meg a csapot. A víz miután elérte a felszínt, kör alakban kifelé áramlik, majd egy bizonyos távolságban a folyadék hirtelen lassulásba kezd és felgyülemlik, mielőtt folytatná kiáramlását, egy gyűrűszerű peremet hozva létre.
A fizikusok korábban már gyanították, hogy bármilyen fodrozódás, ami a peremen túl keletkezik és befelé mozog, képtelen átjutni a peremen. Ez azért van, mert a peremnél a víz azon a maximális sebességen folyik kifelé, amin a fodrozódások befelé tudnának haladni. Ezért utóbbiak egyszerűen nem képesek előrejutni, vagyis a perem úgy viselkedik, mint egy eseményhorizont. A teljes folyamatot immár kísérletekkel is igazolta a francia Nice Egyetem Germain Rousseaux által vezetett csapata, melynek tagjai nem a felületet elérő vizet vizsgálták, hanem annak jártak utána, hogy mi történik, amikor egy viszkózus olaj teszi ugyanezt. Amikor egy tű hegyét az olaj terjedésének útjába helyezték egy V-alakú zavart generáltak.
A V szöge a folyadék és a felszínén keletkező fodrozódások egymáshoz viszonyuló sebességétől függött. Amikor a csapat megmérte a két sebességet, valóban egyenlőnek találta azokat, vagyis a perem meggátolta a fodrozódások bejutását, egyfajta fehér lyuk eseményhorizontot hozva létre. Ezen felül megfigyelték, hogy az ütközési pont és a perem között az olaj kiáramlása gyorsabb volt, mint a befelé mozgó fodrozódás sebessége, így a keletkező fodrozódásokat gyorsan kilökte, ugyanúgy ahogy azt az elméleti fehér lyuk tenné.
"A kísérlet egy egyszerű, mindenki számára érthető elven alapul, amit otthon is kipróbálhatunk" - nyilatkozott Ulf Leonhardt, az angliai Szent András Egyetem kutatója. Daniele Faccio, aki az edinburgh-i Heroit-Watt Egyetemen nemrég lézerekkel szimulált egy eseményhorizontot, úgy véli, a fekete és fehér lyukak tanulmányozása betekintést nyújthat ezeknek az egzotikus objektumoknak a fizikájába. Például 1974-ben Stephen Hawking matematikailag bizonyította, hogy az eseményhorizontok fényt sugározhatnak. Távcsöveink sajnos még nem elég érzékenyek, hogy megerősítsék ezt, azonban a Rousseaux-éhoz hasonló kísérletek segíthetnek felfedni a sugárzás fizikai mechanizmusát, ami egyelőre tisztázatlan.
A fekete lyuk a tömeg egy elképesztő sűrűségű koncentrációja, amit rendkívül erős gravitációs mező vesz körbe. Ami a fekete lyuk egy bizonyos sugarán belül kerül, az menthetetlenül elveszik, ezt a határt nevezik eseményhorizontnak. A fehér lyuk ennek az ellentéte; eseményhorizontja az anyag szökését biztosítja, miközben meggátolja mindennemű anyag belépését. A fehér lyuk csak elméleti síkon létezik, csillagászati megfigyelésekkel nem tudják alátámasztani.
Fehér lyukak lehetnek az anyagot kilövellő galaxismagok, vagy a nagy energiát sugárzó kvazárok, de akár a szintén elméleti síkon mozgó féregjáratok kijáratai is ide tartozhatnak. Vannak olyan találgatások is, hogy a fekete lyukak a téridő egy másik pontján fehér lyukban végződnek, ahol az általuk elnyelt anyag kiáramlik, azonban a Hawking-féle modell - ami felveti a fekete lyukak elpárolgásának lehetőségét - szükségtelenné teszi a fehér lyukak belemagyarázását a kozmológiába.
Az elmélet és a spekuláció után lássuk a gyakorlatot. Vegyünk egy klasszikus fém mosogatót és nyissuk meg a csapot. A víz miután elérte a felszínt, kör alakban kifelé áramlik, majd egy bizonyos távolságban a folyadék hirtelen lassulásba kezd és felgyülemlik, mielőtt folytatná kiáramlását, egy gyűrűszerű peremet hozva létre.
A fizikusok korábban már gyanították, hogy bármilyen fodrozódás, ami a peremen túl keletkezik és befelé mozog, képtelen átjutni a peremen. Ez azért van, mert a peremnél a víz azon a maximális sebességen folyik kifelé, amin a fodrozódások befelé tudnának haladni. Ezért utóbbiak egyszerűen nem képesek előrejutni, vagyis a perem úgy viselkedik, mint egy eseményhorizont. A teljes folyamatot immár kísérletekkel is igazolta a francia Nice Egyetem Germain Rousseaux által vezetett csapata, melynek tagjai nem a felületet elérő vizet vizsgálták, hanem annak jártak utána, hogy mi történik, amikor egy viszkózus olaj teszi ugyanezt. Amikor egy tű hegyét az olaj terjedésének útjába helyezték egy V-alakú zavart generáltak.
A V szöge a folyadék és a felszínén keletkező fodrozódások egymáshoz viszonyuló sebességétől függött. Amikor a csapat megmérte a két sebességet, valóban egyenlőnek találta azokat, vagyis a perem meggátolta a fodrozódások bejutását, egyfajta fehér lyuk eseményhorizontot hozva létre. Ezen felül megfigyelték, hogy az ütközési pont és a perem között az olaj kiáramlása gyorsabb volt, mint a befelé mozgó fodrozódás sebessége, így a keletkező fodrozódásokat gyorsan kilökte, ugyanúgy ahogy azt az elméleti fehér lyuk tenné."A kísérlet egy egyszerű, mindenki számára érthető elven alapul, amit otthon is kipróbálhatunk" - nyilatkozott Ulf Leonhardt, az angliai Szent András Egyetem kutatója. Daniele Faccio, aki az edinburgh-i Heroit-Watt Egyetemen nemrég lézerekkel szimulált egy eseményhorizontot, úgy véli, a fekete és fehér lyukak tanulmányozása betekintést nyújthat ezeknek az egzotikus objektumoknak a fizikájába. Például 1974-ben Stephen Hawking matematikailag bizonyította, hogy az eseményhorizontok fényt sugározhatnak. Távcsöveink sajnos még nem elég érzékenyek, hogy megerősítsék ezt, azonban a Rousseaux-éhoz hasonló kísérletek segíthetnek felfedni a sugárzás fizikai mechanizmusát, ami egyelőre tisztázatlan.