Matematiksel model, yer çekimini açıp kapatmanın parçacıkları geride bıraktığını gösteriyor

Hawking radyasyonu kara deliklerin sonunda buharlaşmasına neden olur. Bunun nedeni, parçacık çiftlerinin olay ufkunun yakınında (kara deliğin çekim kuvvetinden kaçabilen son ışık ışınının konumu) kendiliğinden oluşmasıdır. Bir parçacık ve onun antiparçacığı kısa bir süreliğine yaratılır ve hemen ardından yok olur. Ancak bazen bir parçacık kara deliğin içine düşerek diğer parçacığın kaçmasına neden olur: Bu Hawking radyasyonudur. Stephen Hawking’e göre bu, sonuçta evrende hiçbir kara deliğin kalmayacağı anlamına gelecektir.

Titiz model

Radboud Üniversitesi’nden gökbilimci Heino Falcke, fizikçi Michael Wondrak ve matematikçi Walter van Suijlekom daha önce olay ufkunun radyasyonun kökeninde ikincil bir rol oynadığını göstermişti. ‘da yayınlanan bir makalede Matematiksel Fizikte İletişimArtık benzer bir problem için matematiksel kanıt da sağladılar.

Van Suijlekom şunları söyledi: “Matematiksel açıdan katı bir modeli mümkün olduğu kadar kesin bir şekilde formüle etmek istedik. Yalnızca zamansal bir ufkun var olduğu ve evrenin sonuçta başlangıç ​​durumuna benzediği durumda kesin matematiksel kanıt istedik.”

19. yüzyıl matematiği

Bu amaçla matematikçi, yerçekimi alanını önce açıp sonra tekrar kapattığı kozmolojik bir model önerdi. “Hiçbir şeyle başlıyorsunuz, sonra güçlü bir çekim alanının olduğu bir dönem geliyor ve onu ‘kapattığınızda’ geriye bir şeyin kaldığı ortaya çıkıyor.”

Bunu başarmak için araştırmacılar, iyi bilinen başka bir etki için geliştirilen yöntemleri kullandılar: Schwinger etkisi, ancak modelin yerçekimine uygulanması gerektiğinden biraz daha karmaşık olması gerekiyordu. “Schwinger etkisinde madde, güçlü bir elektrik alanı tarafından kendiliğinden yaratılıyor. İlginç bir şekilde, elektrik alanının açılıp kapatılması hesaplamalarda önemli bir rol oynuyor. Bu yüzden yerçekimini benzer bir modele dahil etmenin bir yolunu aradık.”

Bu kolay bir matematik başarısı değildi, ancak van Suijlekom’un meslektaşlarından birinin cevabı vardı. “Kahve makinesinin yanında yaptığımız sohbet sırasında bir meslektaşım, aradığım şeyin temellerini atan 19. yüzyıldan kalma bir denklemden bahsetti. Bu tam olarak ihtiyacımız olan şeydi.”

Matematiğin güzelliği

Van Suijlekom bu denklemi bilgisayarda simüle ettikten sonra denklemin gerçekten işe yaradığını gördü. “Bunun güzelliği de bu. Matematikte ne kadar ileri giderseniz, buna benzer anlarınız da o kadar az olur. Hepsinin bir araya gelmesi harika.”

Wondrak, “Uzun süredir devam eden bu iki teori (Schwinger etkisi ve Hawking radyasyonu) arasındaki bağlantı şimdiden birçok yeni anlayış ortaya çıkardı” dedi ve şöyle devam etti: “Fakat astronomi, kuantum fiziği ve matematik arasındaki bu etkileşimde hâlâ keşfedilecek çok şey var. Bu yüzden devam edeceğiz.”