Zwarte gaten en Hawking-straling

Hawking-straling, soms ook Bekenstein-Hawking-straling genoemd, is een theoretische voorspelling van de Britse natuurkundige Stephen Hawking die de thermische eigenschappen van zwarte gaten verklaart.

Normaal gesproken wordt een zwart gat beschouwd om alle materie en energie in het omliggende gebied erin te trekken, als gevolg van de intense zwaartekrachtvelden; in 1972 suggereerde de Israëlische natuurkundige Jacob Bekenstein echter dat zwarte gaten een goed gedefinieerde entropie zouden moeten hebben en begon hij de ontwikkeling van thermodynamica met zwarte gaten, inclusief de uitstoot van energie, en in 1974 werkte Hawking het exacte theoretische model uit voor hoe een zwart gat kan zwart lichaam uitstralen.

Hawking-straling was een van de eerste theoretische voorspellingen die inzicht gaven in hoe zwaartekracht zich kan verhouden tot andere vormen van energie, wat een noodzakelijk onderdeel is van elke theorie over kwantumzwaartekracht..

The Hawking Radiation Theory Explained

In een vereenvoudigde versie van de verklaring voorspelde Hawking dat energiefluctuaties uit het vacuüm de generatie van deeltjes-antipartikelparen virtuele deeltjes veroorzaken nabij de gebeurtenishorizon van het zwarte gat. Een van de deeltjes valt in het zwarte gat terwijl de andere ontsnapt voordat ze de kans hebben om elkaar te vernietigen. Het netto resultaat is dat het voor iemand die het zwarte gat bekijkt, lijkt dat een deeltje is uitgestoten.

Omdat het deeltje dat wordt uitgestoten positieve energie heeft, heeft het deeltje dat door het zwarte gat wordt geabsorbeerd negatieve energie ten opzichte van het externe universum. Dit resulteert erin dat het zwarte gat energie verliest, en dus massa (omdat E = mc²).

Kleinere oerzwarte gaten kunnen zelfs meer energie uitzenden dan ze absorberen, waardoor ze netto massa verliezen. Grotere zwarte gaten, zoals die die één zonmassa zijn, absorberen meer kosmische straling dan ze uitzenden via Hawking-straling.

Controverse en andere theorieën over Black Hole Radiation

Hoewel Hawking-straling algemeen wordt geaccepteerd door de wetenschappelijke gemeenschap, is er nog steeds een controverse aan verbonden.

Er zijn enkele zorgen dat het uiteindelijk tot gevolg heeft dat informatie verloren gaat, wat de overtuiging uitdaagt dat informatie niet kan worden gecreëerd of vernietigd. Als alternatief zijn degenen die niet echt geloven dat zwarte gaten zelf bestaan ​​even terughoudend om te accepteren dat ze deeltjes absorberen.

Bovendien daagden natuurkundigen de oorspronkelijke berekeningen van Hawking uit in wat bekend werd als het trans-Planckiaanse probleem, omdat kwantumdeeltjes in de buurt van de zwaartekrachtshorizon zich vreemd gedragen en niet kunnen worden waargenomen of berekend op basis van ruimte-tijddifferentiatie tussen de coördinaten van observatie en dat wat wordt waargenomen.

Zoals de meeste elementen van de kwantumfysica, zijn waarneembare en testbare experimenten met betrekking tot de Hawking Radiation-theorie bijna onmogelijk uit te voeren; bovendien is dit effect te klein om te worden waargenomen onder experimenteel haalbare omstandigheden van de moderne wetenschap, dus de resultaten van dergelijke experimenten zijn nog steeds niet overtuigend om deze theorie te bewijzen.