ثقب أسود في المختبر قد يثبت وجود [ إشعاع هوكينج ]
ملحوظة : هذا المقال يتحدث عن الفونونات phonons (المكونة للصوت) بخلاف الفوتونات photons (المكونة للضوء)
« قد وجد العلماء دلائل على أنَّ الفونونات phonons، وهي [ حزم صغيرة جدًا من الطاقة التي تُشكل الموجات الصوتية ] تتسرب من الثقوب السوداء تمامًا، كما توقعت معادلات هوكينج » .
نجاته من الثقب الأسود .
قبل نحو 42 عاما، اقترح شهير الفيزياء النظرية [ ستيفن هوكينغ ] :« أنْ ليس كلُّ ما يكون في اتصال مع ثقب أسود يستسلم إلى العدم ويتعذر فهمه. إنَّ طرد جزيئات صغيرة جداً من الضوء [الفوتونات photons] في بعض الأحيان إلى الخارج، تأخذ أو تسرق من الثقب الأسود كمية متناهية الصغر من الطاقة، وهذا الفقدان التدريجي للكتلة مع مرور الوقت يعني أنَّ كل ثقب أسود يتبخر في نهاية المطاف من الوجود».
هذه الجسيمات الهاربة المعروفة باسم [ أشعة هوكينغ] ، تساعدنا على الفهم بعقلانية لواحد من أكبر الألغاز في الكون المعروف. ولكن بعد أكثر من أربعة عقود، لا أحد كان قادرًا على أنْ يُثبت في الواقع أنَّها موجودة. وقد بقي اقتراح [ هوكينغ ] موضوعاً في منطقه الفرضيات.
ولكن, كلُّ ذلك قد يكون على وشك التغيير؛ فمع مجموعتين مستقلتين من الباحثين أفادتا بأنهما قد وجدتا أدلة تدعم مزاعم [هوكينغ] . ويمكن أنْ نرى واحدًا من أعظم علماء الفيزياء الأحياء فائراً – أخيرًا- بجائزة نوبل.
دعونا نعود إلى عام 1974، عندما بدأ كل هذا. حدثت مجادله بين [ هوكينج ] وطالب من جامعة برنستون للدراسات العليا، [ يعقوب بكنشتاين، [ Jacob Bekenstein الذي اقترح في أطروحة الدكتوراه : أنَّ [ إنتروبيا الثقب الأسود [ A black hole’s entropy تتناسب مع مساحة «أفق الحدث فيه » , و [ الإنتروبيا entropy ] هي « اضطراب » في نظام ما متعلق بحجمه وطاقته والضغط ودرجة الحرارة .
و يوضح[ دنيس ] ، لصحيفة نيويورك تايمز:« إنّ هذا كان مشكلة، لأنَّه وَفقًا لفهمنا المقبول لقوانين الفيزياء في ذلك الوقت – بما في ذلك عمل [هوكينج] نفسه – هو: إنَّ [ الإنتروبيا ] وحجم الثقب الأسود لا يمكن أبدًا أنْ يتناقصا » .
كتب[ دينس ] : « [ هوكينج ] قام بالتحقق من هذه الادعاءات، ومنذ وقت ليس ببعيد، أدرك: أنَّه قد ثبُتَ أنَّه أخطأ. وقد قام بعملية حسابية مذهلة بما في ذلك نظرية [ الكوانتم ] ، والقواعد الغريبة التي تحكم العالم دون الذريّ؛ و قد صُدم ليجد جسيمات قادمة بعيدًا من الثقب الأسود، مشيرا إلى أنه لم تكن سوداء حتى بعد كل ذلك» .
اقترح [ هو كينغ ] : « أنّ الكون ممتلئ بـ « جسيمات افتراضية»؛ التي – وفْقاً لما نعرفه عن كيفية عمل ميكانيكا الكم ، وبالتغاضي عن دخولها وخروجها – فأنَّ لها وجودها. فهي تُفني بعضَها البعضَ في أقرب وقت لأنها تأتي في اتصال – إلا إذا كانت موجودة على جانبي [ أفق الحدث ] لثقب أسود . في الأساس جسيم واحد يُبتَلعُ من قِبل الثقب أسود، و الجسيمات الأخرى تخرج علي هيئه اشعاع بعيدًا في الفضاء» .
وقد أجاب وجود [ إشعاع هوكينغ ] على الكثير من الأسئلة حول كيفية عمل الثقوب السوداء فعلا، ولكن في هذه العملية؛ أثيرت مجموعة من المشاكل التي ما يزال علماء الفيزياء يحاولون ايجاد حلول لها.
يقول [ لي سمولين ]، عالم الفيزياء النظرية من معهد [ بيرميتر [ Perimeter Institute للفيزياء النظرية في كندا: « لا نتيجةَ في الفيزياء النظرية كانت أكثر أهميةً أو تأثيرًا من اكتشافه : أنَّ الثقوب السوداء لديها [ إنتروبيا ] تتناسب مع مساحه سطحها» .
بينما حصل [ بيكينشتاين] على جائزة « وولف » في عام 2012، وجائزة « أينشتاين» من الجمعية الفيزيائية الأمريكية في عام 2015 لعمله. و تقول [ نيويورك تايمز] : « أنَّها غالبًا ما تكون مقدمات لجائزة نوبل. ولم يُمنح أي عالم الجائزة المرموقة في العلم لاكتشافه » . مر [ Bekenstein] عنها بعيدا العام الماضي؛ ولكنَّ, الآن [هو كينغ ] هو الأقرب من أي وقت مضى لرؤيةِ إنْ ثبُتتْ فرضيته .
ما المشكلة ؟ « أتذكر عندما قلتُ أن الفوتونات الهاربة تسرق كمية متناهية الصغر من الطاقة من ثقب أسود في كل مرة، أنّها هربت » ؟ حسنا، لسوء الحظ بالنسبة لـ [ هو كينغ ] ، هذا الإشعاع هو دقيق جدًا، ومن المستحيل عمليًا الكشف عنه لمروره من خلال آلاف السنين الضوئية.
الطريق للمستقبل ؟
ولكن الفيزيائي [ جيف ستاينهاورJeff Steinhauer ] من « جامعة التّقْنيون» [Technion University in Haifa]، في حيفا، يعتقد أنَّه توصل إلى حل : « إذا كنَّا لا يمكننا الكشف عن اشعاع [هوكينغ ] في الثقوب السوداء الفعلية؛ لأنَّها بعيده آلاف السنين الضوئية عن أفضل المعدات لدينا؛ لماذا لا نجلب الثقوب السوداء لدينا ونستخدم أفضل المعدات هنا ؟.
كما ورد في تقرير [أوليفر مودي Oliver Moody] لمجلة تايمز، تمكن [ ستاينهاور] من خلال محاكاة معملية الحجم لثقبٍ أسود مصنوع من الصوت. وعندما بدأت المعدات بالعمل ؛ قال أنَّه شاهد الجسيمات تسرق الطاقة من أطرافه.
وقد كتب تقريرًا عن تجربته في ورقة – لم تُنشر بعد – وذلك على موقع الفيزياء ,arXiv.org . يقول [ستاينهاور Steinhauer ] : « أنَّه قام بتبريد الهيليوم إلى ما فوق الصفر المطلق، ثم خضَّه [ قام بتدويره ] بسرعة عالية؛ ليتشكل الحاجز [ المانع ] الذي لن يكون الصوت فيه قادراً على المرور » .
وطبقا لتقارير[ أوليفر مودي، Oliver Moody ] قال [ ستاينهاور ] : « أنَّه وجد دلائل على أنَّ الفونونات – وهي حزم صغيرة جدا من الطاقة التي تشكل الموجات الصوتية – تتسرب من ثقبه الأسود الصوتي كما تتوقع معادلات [ هو كينغ ] » .
ولتوضيح الأمور، فإنَّ نتائج هذه التجربة لم يتم مراجعتها وتحكيمها من قبل الخبراء حتى الآن – وإنما تم عرضها على- arXiv.org – لتوضيح الأمر للعامة . وذلك لأنهم – الآن – يجرون البحث عليها من قبل علماء الفيزياء في جميع أنحاء العالم، وأنَّها إنْ ثبُتتْ بالفعل فإنَّها مثيرة للجدل، ولكنَّها تستحق مزيدًا من التحقيق.
وفي الوقت نفسه، دراسة قد نُشرت في [Physical Review Letters] الشهر الماضي – تموز 2016 – : « أنها وجدت وسيلة أخرى لتعزيز قضية [ إشعاع هوكينغ ] » . فعالمَا الفيزياء [ كريس أدامي و كاميل ] من جامعة أوتاوا : [Ottawa] يصفون تقنية جديدة تسمح لهم بمتابعة حياة ثقب أسود مع مرور الوقت.
إنَّ هذه الاشياء مثيرة؛ لأنَّ ذاك يعني أنَّ أيَّ معلومات أو أمر يمر فوق [أفق الحدث ] ؛ لا« يختفي» ولكنه يتسرب ببطء مرة أخرى من خلال مراحل لاحقة من تبخر الثقب الأسود .
وقال [ أدامي ] في بيان صحفي : « لتنفيذ هذه المعادلة. كان لدينا تخمين عن كيفية تفاعل ثقب أسود مع حقل [إشعاع هو كينج ] الذي يحيط به؛ وذلك لأنَّه لا يوجد حالياً أي نظرية « للثقالة الكمومية » التي يُمكن أنْ تشير إلى مثل هذا التفاعل- ومع ذلك – يبدو أنَّنا ارتكبنا تخميناً تعليما جيدا لنموذجنا ما يعادل [ نظرية هوكينغ ] في الحد من الثقوب السوداء التي لا تتغير» .
سوف تحتاج كلّ من هذه النتائج الآن إلى تأكيد، لكنها تشير إلى أننا نقترب من معرفة حل لكيف يمكننا تأكيد أو نفي وجود [إشعاع هوكينغ ]، وهذا هو الخبر السار لتحمل الاسم نفسه.
كما ينبه[ اوليفرمودي [Oliver Moody إلى أن : « بيتر هيغز، الذي توقع وجود [ بوزون هيغز] ، أُضطر للانتظار 49 عاما لجائزة نوبل؛ فسيتعين علينا أنْ ننتظر ونرى ما إذا كان هوكينج ينتهي الى جائزته».
