Xoking nurlanishi nima

Katta Magellan Buluti fonida joylashgan qora tuynukning (markazda) kompyuterda modellashtirilgan tasviri. Gravitatsion linzalanish hodisasiga e’tibor bering: u Bulutning kattalashtirilgan, biroq kuchli buzilgan ikkita tasvirini hosil qiladi. Yuqorida Somon Yo‘li diski yoy shaklida egilgandek ko‘rinadi.

Xoking nurlanishi — faraziy nurlanish jarayonidir. Bunda qora tuynuk turli xil elementar zarrachalarni, asosan, fotonlarni nurlantiradi. U Stiven Xoking sharafiga nomlangan. Xoking nurlanishi kichik massali qora tuynuklarning parchalanishi (bug‘lanishi) haqidagi olimlar fikrining asosiy dalilidir. Ushbu hodisaga singulyar reaktor — Xoking nurlanishidan foydalanib, qora tuynukdan energiya olish qurilmasi g‘oyasi asoslangan.

Tarixi

V. Gribov Ya. Zeldovich bilan munozarada kvant tunnellanishi tufayli qora tuynuklar zarrachalar chiqarishi kerakligini ta’kidlagan. Xoking o‘z ishini nashr etishidan avval, 1973-yilda Moskvaga tashrif buyurib, u yerda sovet olimlari Yakov Zeldovich va Aleksey Starobinskiy bilan uchrashgan. Ular Xokingga kvant mexanikasining noaniqlik prinsipiga muvofiq, aylanuvchi qora tuynuklar zarrachalarni hosil qilishi va nurlantirishi kerakligini ko‘rsatib berishgan.

Qora tuynuklarning bug‘lanishi

Qora tuynukning bug‘lanishi — kvant jarayonidir. Gap shundaki, qora tuynukni hech narsa nurlantirmaydigan, faqat moddani yutadigan obyekt deb tushunish kvant effektlari hisobga olinmagandagina to‘g‘ri bo‘ladi. Kvant mexanikasida esa tunnellanish tufayli klassik tizim yengib o‘ta olmaydigan potensial to‘siqlarni yengib o‘tish mumkin. Qora tuynukning yakuniy holati o‘zgarmas, degan fikr faqat odatiy, ya’ni kvant bo‘lmagan gravitatsiya nazariyasi doirasida to‘g‘ri. Kvant effektlari tufayli qora tuynuk aslida uzluksiz nurlanish chiqarib, energiyasi va massasini yo‘qotishi kerak.

Qora tuynuk holatida jarayon quyidagicha kechadi. Kvant maydon nazariyasida fizik vakuum doimo paydo bo‘lib, yo‘qolib turadigan turli maydonlarning fluktuatsiyalari (ularni «virtual zarrachalar» deb ham atash mumkin) bilan to‘la. Tashqi kuchlar maydonida bu fluktuatsiyalar dinamikasi o‘zgaradi va kuchlar yetarli darajada katta bo‘lsa, bevosita vakuumdan zarracha–antizarracha juftlari paydo bo‘lishi mumkin. Bunday jarayonlar qora tuynukning hodisalar gorizonti yaqinida (ammo undan tashqarida) ham sodir bo‘ladi. Bunda zarrachalardan biri (qaysi biri bo‘lishidan qat’i nazar) qora tuynuk ichiga tushishi, ikkinchisi esa uchib ketib, kuzatilishi mumkin. Energiyaning saqlanish qonuniga ko‘ra, hosil bo‘lgan virtual juftlikdan hodisalar gorizonti ortiga «tushgan» zarracha manfiy energiyaga ega bo‘lishi kerak, chunki uzoqdagi kuzatuvchi ko‘ra oladigan «uchib ketgan» zarracha musbat energiyaga ega bo‘ladi.

Bu jarayonni juda soddalashtirib, zarracha+antizarracha juftini hosil qilish uchun vakuumning tashqi maydondan energiya «qarz olishi» deb tasavvur qilish ham mumkin. Qora tuynuk bo‘lmaganda annigilyatsiya energiyani maydonga «qaytaradi». Ta’riflangan holatda qora tuynuk mavjud bo‘lgani uchun annigilyatsiya sodir bo‘lmaydi: zarrachalardan biri kuzatuvchi tomon uchib ketib, «qarz olingan» energiyaning bir qismini olib ketadi. Natijada qora tuynukning energiyasi va demak, massasi kamayadi.

Doimiy gravitatsion maydon zarracha–antizarracha juftlarini hosil qilishi uchun bir jinsli bo‘lmasligi kerak. Bunday juftlar faqat qalqish kuchlari effekti hisobiga vujudga kelishi mumkin. Masalan, virtual juftlikdagi elektron va pozitron ga ta’sir etuvchi kuchlar farqi (qalqish effekti) quyidagiga teng: mgLCL, bu yerda m — elektron yoki pozitron massasi, g — gravitatsion maydon hosil qiladigan tezlanish, LC=ℏmc — Kompton to‘lqin uzunligi, L — gravitatsion maydon bir jinsli emasligining xarakterli miqyosi. Juft hosil bo‘lish chegarasi energiyaning saqlanish qonuni bilan belgilanadi (qalqish kuchlarining ishi juftlik hosil qilish uchun yetarli energiyaga teng bo‘lishi kerak): (mgLCL)LC∼mc2. Aylanmaydigan sferik jismning M massasi uchun undan yetarlicha uzoqdagi r masofada tezlanish g=GMr2,L∼r bo‘ladi va juftlik hosil bo‘lish sharti quyidagi ko‘rinishga keladi: GMLC2r−3∼c2. Uni quyidagicha ham yozish mumkin: r∼(LC2GMc2)13∼(LC2RG)13, bu yerda RG=2GMc2 — gravitatsion radius. Hosil bo‘lgan juftlikdagi bir zarrachaning uzoqqa uchib ketishi uchun zarur energiya ikkinchi zarrachaning qora tuynuk tomonidan yutilishi hisobiga yuzaga keladi. Tezlanishi g∼GMRG2 bo‘lgan gravitatsion maydonda elektron–pozitron juftligi xarakterli LC=ℏmc masofada E∼GMmLCRG2∼ℏGMRG2c=ℏc34GM energiyaga ega bo‘ladi. Bunday energiyaga T∼ℏc34kBGM harorat mos keladi (aniq qiymat keltirilganidan sonli koeffitsiyent bilan farq qiladi). Elektron–pozitron juftliklari kBT∼mc2 bo‘lsa, ya’ni RG∼ℏmc sharoitda hosil bo‘ladi. Agar RG≫ℏmc bo‘lsa, juftliklarning paydo bo‘lish ehtimoli e−EkBT

Nurlanish mavjudligi haqidagi bashoratning o‘zigina emas, balki bu nurlanish issiqlik spektriga ega bo‘lishi ham muhim ( massasiz zarrachalar uchun). Bu qora tuynuk hodisalar gorizonti yaqinidagi nurlanishga muayyan haroratni

TBH=ℏc38πkGM≈1,227⋅1023K⋅(M1kg)−1≈6,169⋅10−8K⋅M⊙M,

Bu yerda ħ — keltirilgan Plank doimiysi, c — yorug‘lik tezligi vakuumda, k — Boltsman doimiysi, G — gravitatsion doimiy, M⊙ — Quyosh massasi va nihoyat, M — qora tuynuk massasi. Bunda nafaqat nurlanish spektri (uning chastotalar bo‘yicha taqsimlanishi), balki nozikroq xususiyatlari (masalan, barcha korrelyatsiya funksiyalari) ham mutlaq qora jism nurlanishinikiga aynan o‘xshaydi. Nazariyani rivojlantirish orqali qora tuynuklarning to‘liq termodinamikasini.

Biroq qora tuynukka bunday yondashuv ichki ziddiyatli bo‘lib chiqadi va qora tuynukda axborotning yo‘qolishi muammosiga olib keladi. Buning sababi muvaffaqiyatli kvant gravitatsiyasi nazariyasining hali mavjud emasligidir. Xoking nurlanishining mavjudligi barcha kvant gravitatsiyasi nazariyalarida ham bashorat qilinmaydi va bir qator tadqiqotchilar tomonidan bahs ostiga olinadi.

Tadqiqotlar

Ushbu hodisaning mavjudligi haqidagi bahsga kuzatishlar yakun yasashi kerak edi, biroq astronomlarga ma’lum qora tuynuklarning harorati ulardan chiqadigan nurlanishni qayd etish uchun juda past — ularning massasi haddan tashqari katta. Shuning uchun gipoteza hozirga qadar kuzatishlar bilan tasdiqlanmagan.

Umumiy nisbiylik nazariyasiga ko‘ra, Koinot paydo bo‘layotganda birlamchi qora tuynuklar hosil bo‘lishi mumkin edi. Ularning ayrimlari (boshlang‘ich massasi 1012 kg bo‘lganlari) bugungi kunda bug‘lanishni yakunlashi kerak edi. Qora tuynuk kichraygani sari bug‘lanish jadalligi ortgani sababli oxirgi bosqichlar amalda qora tuynukning portlashi dan iborat bo‘lishi kerak. Hozirgacha bunday portlashlar qayd etilmagan.

«Xoking nurlanishi»ni model — hodisalar gorizonti ning oq tuynukdagi analogi asosida o‘rganishga urinish ma’lum. Ushbu fizik tajriba Milan universiteti.

tadqiqotchilari tomonidan o‘tkazilgan. 2014-yilda Jeff Shtaynxauer Isroil texnologiya institutida tovush to‘lqinlari yordamida laboratoriyada Xoking nurlanishini modellashtirish tajribasini o‘tkazgan.

Ommaviy madaniyatda

Xoking nurlanishi bolalar uchun yozilgan «Jorj va Koinot sirlari» (2007) qissasi syujetida uchraydi. Asar Lyusi Xoking va Stiven Xoking tomonidan yozilgan.

Adabiyotlar

Havolalar