Ne nedir ? :

bilimist

bilimist Yazdı...



Hawking Işıması Nedir?

21 Eylül 2014 Bu içerik 1.241 kez okundu.


1974 yılında İngiliz fizikçi Stephen Hawking, bazı kuantum etkilerini dikkate alarak yaptığı kuramsal çalışmaya dayanarak bütün karadeliklerin ışıma yapması gerektiği sonucunu çıkarmıştı.
Kuantum kuramıyla kütleçekiminin, yani genel göreliliğin bağdaştırılması bugün çok büyük bir kuramsal problem olarak görülüyor. Yani, hem kuantum etkilerini hem de genel göreliliği içeren daha kapsamlı bir kurama ihtiyaç var. Fakat henüz ortada tam bir kuram yok. Hawking’in çalışması da bu alanda. Dolayısıyla böyle kapsamlı bir kuramın olası bir sonucu olarak Hawking ışıması kuramcılar için oldukça önemli. Buna karşın, bazı bilim insanları, kapsamlı bir kuramın yokluğunda Hawking’in yaptığı hesaba temkinli yaklaşılması gerektiğini söylüyor.
Kuantum kuramına göre uzaydaki boşluk, hiç de boş değil. Bomboş uzayda bile karmaşık süreçler yaşanıyor. Parçacık ve karşıt parçacık çiftleri kendiliğinden beliriyor. Daha sonra bunlar çok kısa bir süre içinde yeniden birleşerek yok oluyor. Boşluk böyle yaratılma ve yok olma olaylarının sürekli yaşandığı dinamik bir ortam.

Bu şekilde ortaya çıkan parçacık çiftlerinden birisi mutlaka negatif enerjiye, diğeri de pozitif enerjiye sahip olmalı. Burada, negatif enerji ifadesi, parçacığın olası en küçük enerjiden, sıfır enerjiden de daha düşük bir enerjiye sahip olduğunu belirtiyor. Böyle parçacıklar gerçekte var olamazlar ve uzayda serbestçe hareket edemezler. Fakat, kuantum kuramı sadece çok kısa bir süre için, bir parçacığın bu derece düşük enerjilere sahip olmasına izin veriyor. Böyle bir parçacık kısa zamanda karşıt parçacığıyla birleşerek yok olmak zorunda. Sürekli devam eden ortaya çıkma ve bunu takip eden yok olmalar nedeniyle, biz bu parçacıkların varlığını tespit edemiyoruz ve uzayı boşmuş gibi görüyoruz.
Parçacık ve karşıt parçacık çiftleri sadece kısa bir süre için ortaya çıkıyor, ama zamanın göreliliğinden dolayı bu süre kimilerine göre uzun gelebilir. Özellikle, bir karadeliğin olay ufkunun yanı başındaki saatler oldukça yavaşladığı için burada çok kısa bir süreliğine meydana çıkan parçacıklar, uzaktaki gözlemcilere göre çok daha uzun yaşar.

Fakat bundan da önemlisi, olay ufku çok yakında olduğu için, bu parçacıklardan biri ufuktan içeriye girebilir. Eğer ufku geçen pozitif enerjili parçacıksa, o zaman negatif enerjili diğer parçacık dışarıda serbestçe dolaşamaz; zorunlu olarak o da ufku geçer ve yok oluş süreci içeride yaşanır.
Ama eğer, bu çiftlerden negatif enerjiye sahip olanı olay ufkunu geçerek içeriye girerse, o zaman bu parçacıktan artık bir daha haber alınamayacağı için, bir yeniden yok oluş sürecinin gerekliliği de ortadan kalkar. Bu durumda, pozitif enerjiye sahip diğer parçacık karadelikten uzaklaşarak Hawking ışımasını oluşturuyor. Elbette, kütleçekimsel kızıla kayma nedeniyle, parçacık karadelikten tamamen kurtulduğunda enerjisi de oldukça düşüyor.
Bu ışıma çoğunlukla düşük frekanslı ışık ve nötrino yayınından oluşuyor. Elektron gibi büyük kütleli parçacıkların olay ufkunda ortaya çıkması, ortaya çıksa bile karadelikten tamamen kaçması olasılığı oldukça düşük.
Işıma bir “siyah cisim” ışıması karakterine sahip. Üzerine düşen bütün ışığı soğuran cisimlere siyah cisim deniyor. Sabit bir sıcaklığa sahip bütün siyah cisimler, o sıcaklığa özgü belli bir ışıma yapar. Örneğin, köz haline gelmiş kömür böyle bir ışımanın iyi bir örneği. Karadelikler de, tıpkı böyle bir siyah cisim gibi, belli bir sıcaklığa sahip ve bu sıcaklığa özgü ışık yayıyor.

Fakat, karadeliklerin sahip olduğu söz konusu sıcaklık son derece düşük. Örneğin, Güneş kütlesinde bir karadeliğin sıcaklığı, mutlak sıfır noktasının ancak derecenin 17 milyonda biri kadar üstünde. Böyle bir durumda karadeliğin yaptığı ışıma da radyo frekanslarında ve ölçülemeyecek kadar zayıf. Üstelik, karadelik büyüdükçe bu sıcaklık ve dolayısıyla yapılan ışıma miktarı da düşüyor.

Hawking ışımasında ufuktan içeri giren negatif enerjili parçacık, karadeliğin toplam enerjisinin azalmasına neden oluyor. Bu mekanizmayla kaybedilen enerji de, dışarıda kalıp karadelikten kurtulmayı başaran pozitif enerjili diğer parçacık tarafından delikten uzaklaştırılıyor. Kütleyle enerjinin eşdeğerliğinden dolayı bu, ışıma yaptıkça karadeliğin toplam kütlesinin azalması demek. Sonuç olarak da olay ufku geriliyor ve delik küçülüyor.
Dışarıdan enerji soğurmayan kendi halinde bir karadeliğin, bu ışımayla bütün enerjisini kaybetmesi ve bir gün tamamen ortadan kaybolması gerekiyor. Fakat, yıldızların çökmesi sonucu oluşan karadeliklerin yaptığı ışıma miktarı o kadar az ki, tamamen buharlaşıp yok olmaları için gereken süre oldukça uzun. Hatta bu süre evrenin bugünkü yaşıyla kıyaslanamayacak kadar büyük. Buna ek olarak, böyle karadelikler diğer yıldızlardan gelen ışığı, hatta kozmik mikrodalga ışınımını soğurarak, kaybettiklerinden daha fazla kütle kazanıyor.

Nasıl daha büyük karadelikler daha az ışıma yapıyorsa, daha küçük olanları da daha fazla ışıma yapar. Kütlesi 1 kg kadar olan bir karadeliğin yaptığı ışıma o kadar fazla ki, tüm enerjisini saniyenin katrilyonda birinden de kısa bir sürede kaybederek yok oluyor. Böyle bir karadeliğin yanında olmak istemezsiniz, çünkü artık patlama dememiz gereken bu ışıma büyük bir nükleer bombanınkine eşdeğer bir yıkıma yol açar. Mini karadelik olarak adlandırılan bu kadar küçük karadeliklerin yıldız çökmesi sonucu oluşamayacakları açık. Fakat, evrenimizin doğduğu büyük patlama sırasında, yoğunluk ve bundaki oynamalar çok yüksekti. Bazı kuramlar, bu koşullar altında mini karadeliklerin oluşmuş olabileceğini söylüyor ama henüz kesin bir şey yok.

Yorumlar

Henuz yorum eklenmedi ilk ekleyen siz olun .Yorum Ekle

Arşiv

Online Üyeler

    Online üye yok !

Bülten Kayıt

b