Yeni Kayıt
Konudaki Resimler
< Bu ileti mobil sürüm kullanılarak atıldı > |
Hızlı 
Bildirim
Hawking Işıması Nedir ?
Sıcak Fırsatlarda Tıklananlar
Editörün Seçtiği Fırsatlar
Under Armour UA Charged Commit TR 4 Antrenman AyakkabısıErkek : Amazon.com.tr: Moda
https://www.amazon.com.tr/dp/B0BZXKF5XK
6 sa. önce paylaşıldı
Daha Fazla 
Bu Konudaki Kullanıcılar:
Daha Az 
2 Misafir (1 Mobil) - 1 Masaüstü, 
1 Mobil
1 Mobil
Giriş
Mesaj
-
-
karadeliklerde zaman kavramı olmadığı için şu kadar yıl demek çok anlamsız. Benimki sadece zan... karadeliğin öbür ucunda işler düzene girince karadeliğin işi, bitmiş demektir. -
Kara delikler bize ışığın bile ondan kaçamayıp içine hapsolduğu masif gök cisimleri olarak tanıtıldı. Bu tanıma bakarak bizler hiçbir şeyin karadelikten kaçamayacağına ikna olmuştuk. Hatta kara delik adı tam da oradan gelmiyor muydu. Kara bi delik çünkü üzerine düşen, yanından geçen ışığı dahi yutuyordu. Karadeliğin kütleçekim alanı o kadar güçlüydü ki çevresindeki uzay-zamanı sonsuz mertebesinde büküyor, böylece kütlesi olmadığı için denklemin dışında kalması gereken ama uzay-zamanda en kısa yolu izlediği bilinen ışığın karadeliğin kütleçekimiyle tamamen kendi içine eğrilen uzay zamanda bulabildiği en kısa gezinge bile sonsuz bir döngü olacak ve delikten dışarı kaçamayacaktı. Yani ışık kara deliğin çeperinde sonsuza kadar dönüp duracaktı.
O halde bu ışıma da nerden çıktı? Olay ufkunun ötesindeki uzayı sonsuz büktüğü bilinen karadeliğin içinden fotonun kaçması nasıl mümkün oluyordu ve bu ışımanın kaynağı neydi?
Kara delik ışımasına giden yolda en önemli mihenk taşlarından biri Termodinamiğin entropi ilkesi oldu. Termodinamiğin 2. Yasasına göre basitçe açıklamak gerekirse mutlak sıfırın (0 Kelvin) üzerinde evrendeki her cisim “kara cisim” ışıması denilen spektrumun kızılötesi tayfında bir ışıma yapar. Biz bunu ısı olarak algılarız. Doğal olarak bu ışımayı (radyasyon) kara deliklerin de yapması beklenir yani kara deliklerin bir entropisi olmalıdır ancak bu ışık kara deliğin 360 derece büktüğü çevresindeki uzay-zamandan nasıl kaçıp kurtulabilecek bilinmiyordu. Buna rağmen tanınmış fizikçilerden Jacob Beckenstein kara deliklerin termodinamik hesaplamalara göre mutlaka ısı yayması gerektiğini iddia etti.
Beckenstein neden böyle düşünmüştü?
• Kara delikler genellikle yıldızların çökmesiyle ortaya çıkarlar. Yıldızlar ise madde ve radyasyondan oluşur. Bunlar da entropinin kaynaklarındandır.
• Durağan bir kara deliğin dışardaki gözlemci tarafından ölçülebilecek 3 temel parametresi vardır: Kütlesi, elektrik yükü ve açısal momentumu. Dışardaki gözlemci (manyetik monopol hariç) kara delikle ilgili bunlardan başka şey bilemez. Ancak bunların çeşitli kombinasyonları kara deliğin alabileceği birçok durumu gösterir ve her bir durum aslında birbirinden farklı dahili durumlarla ilişkilidir. Yani en az dışarıdan gözlediğimiz olası durum sayısı kadar buna karşılık gelen dahili durum sayısı vardır. Termodinamikte bunun karşılığı bir sisteme ait pek çok dahili mikro durumun sistemin bütünü ile tutarlı olduğudur. Bir başka deyişle, termodinamikte sistemin bütününe bakarak, sistemdeki mikro durumları kavrayabiliriz.
• Bir kara delik dışarıya madde ve ışık sızdırmadığı için kara deliğin bizden enformasyon sakladığını düşünebiliriz. Bir enformasyon da entropidir.
Kara deliğin entropisinin olması gerektiğini savlayan Beckenstein kara deliğin entropisini hesaplamak üzere aşağıdaki formülü geliştirdi:
BH = A / 4L2P = c3A / 4Gℏ,
Formülün ayrıntısına girmeye gerek yok. Önemli olan doğurduğu sonuçlar. Beckenstein’den etkilenen Stephen Hawking kara deliklerden ısı salınımı fikrini ilk ortaya atan fizikçiler olan Zelkovich ve Starobinski ile görüşmek üzere 1973 yılında Moskova’ya gider. Sovyet fizikçiler Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi uyarınca “dönen” kara deliklerin parça yaratarak bunu radyasyon olarak yayması gerektiğini Hawking’e matematik kullanarak gösterirler.
Hawking Sovyet fizikçilerin demonstrasyonundan etkilenir ve kara deliklerin ısı yayması ile ilgili kuramsal çalışmayı başlatır. 1 yıl sonra “Particle creation by black holes” adıyla “kara delik buharlaşması” olarak da bilinen meşhur makalesini yayımlar. Buraya kadar fikrin tarihsel gelişimine göz attık. Buradan sonra fikrin kendisine odaklanacağız. Fikir aslında bir türlü evlenmeyen Genel Görelilik ile Kuantum Mekaniğini nişanlama girişimidir. Genel Görelilikte bu kara delik radyasyonunu açıklayacak bir yol yoktu. Kuantum fiziği ile de kara deliklerin ışığı dahi hapseden muazzam kütleçekimi açıklanamıyordu. Hawking’in girişimi bu anlamda fizikteki en cesur girişimlerden biridir ve GUT (Herşeyin Teorisi) yolunda özel bir takdiri hak etmektedir. Heisenberg belirsizlik ilkesinin matematik açılımı şu denklemdir: Δx ≥ ℏ / Δp Delta X konum, h Planck sabiti ve delta p de momentumdur (deltalar değişim anlamındadır). Denklemden anlaşılacağı üzere momentum değişimi küçük olursa x büyük olmakta, momentum değişimi çok büyük olursa x çok küçük olmaktadır. Yani konum biliniyorken momentum bilinemez, momentum biliniyorsa konum (veya hız) bilinemez. Ancak bu denklem yukarıdaki entropi formülüyle birlşetiğinde karadelikte farklı bir yapı alıyor ve şuna dönüşüyor:
Δx ≥ ℏ / Δp + G.Δp / c3
Burada belirsizlik denklemine fazladan bir G yani kütleçekimi ekleniyor. Bu durumda ise denklemin ilk halinin tersi oluyor ve momentum ile konum doğru orantılı hale geliyor, özellikle G muazzam bir değer alırsa yani bir kara delik söz konusu ise böyle oluyor. İşte bunun Planck ölçeğinde anlamı hem parçacık hem de dalga davranışı eşanlı olarak ortaya çıkar demektir. Bir başka deyişle böyle bir durumda elektronun konumu Planck mesafesi kadardır; yani kara delikte ve hemen ötesindeki olay ufkunda sürekli sanal parçacıklar oluşmakta ve yok olmayıp evrenimizin kütlesine katılmaktadır!
Sanal parçacıkları bilirsiniz. Vakumda parçacık-antiparçacık çiftleri halinde bir an var olur ve hemen ardından birbirilerini yıkarak yok olurlar. Nadiren çevreden ödünç enerji bulurlarsa evrene tutunabilirler. Bu ödünç enerjiden kara delikte bol miktarda mevcuttur ve bu enerjinin adı kütleçekimidir!.
Şimdi; karadeliğin bir içi var bir de dışı. Bu ikisini birbirinden olay ufku dediğimiz şey ayırıyor. Olay ufku içinde bu olay vuku buluyor mu bilmiyorum. Sanırım bulmuyor çünkü bildiğim kadarıyla olay ufkunun ötesinde dalga boyu Planck mesafesinden daha küçük hale geliyor yani sonsuza gidiyor. Ama olay ufkunun hemen ötesinde de hala muazzam büyüklükte bir kütle çekimi enerjisi var ve yukarıda gördüğümüz nedenle bu enerji sürekli olarak parçacık ve anti parçacık çiftleri yaratıyor (mesela elektron-pozitron çifti). Bu çiftler muazzam kütle çekimi yüzünden birbirini yok edemeden genellikle olay ufkundan içeri düşüyorlar ama bazen parçacıklardan biri olay ufkunun hemen dışında ise kütleçekiminden kaçabiliyor. Bunun hangi parçacık olduğu önemli değil. Kaçan parçacık antimadde ise karşılaştı ilk madde tarafından yıkılıyor, madde ise evrendeki diğer maddeye karışıyor. Eşi ise kara deliğe düşüyor. Düşen eş antimadde olabilir ya da madde olabilir. Sorun değil çünkü bu parçacık çifti yaratılırken karadeliğin kütleçekimi enerjisinden bir çift parçacık yaratacak kadar enerji alındı ama sadece biri kara deliğin net kütlesine eklendi, diğeri kaçtı. Kaçan parçacığı dışarıdaki gözlemce kara deliğin ışıması ya da entropisi olarak görecektir yani kara delik enerji kaybetmektedir!..
Hawking böyle söyledi ama daha sonra bu ilk yorumun çeşitli yorumları ortaya çıktı. Bunlar quantum dalgalanmaları sonucu oluşan parçacıklardan negatif enerjili olanının enerjinin korunumu prensibi uyarınca kara deliğe düşerken diğerinin kaçtığı şeklindedir. Bir diğeri ise kuantum tünelleme ile kara delikten parçacıkların kaçtığı şeklindedir.
Sonuç olarak Hawking ışıması ile kara cisim ışıması aynı şey değildir. İkincisi istatistiki bir büyüklük iken ve bu nedenle cisim hakkında enformasyon taşıyorken Hawking ışıması cisim hakkında enformasyon taşımaz (saçsızlık kuramı) ki bu durum meşhur kara delik enformasyon paradoksuna yol açmaktadır.
İlginç bir şekilde büyük kara delikler küçük olanlardan daha az ışıma yapmaktadırlar. En çok ışıma yapanlar mikro kara deliklerdir, var olur olmaz Hawking ışımasıyla yok olup gitmeleri beklenmektedir. CERN’de bunların gözlemleneceği düşünülmüş ama ilginç bir şekilde gözlenmemiştir.
Bu ışımaya rağmen kara delikler soğuk, çok soğuk cisimlerdir. Ancak az da olsa bu ışıma yüzünden er geç (100 trilyon yıl) tüm kara delikler bir gün buharlaşıp yok olacaktır.
Kaynaklar:
Stephen W. Hawking, Particle creation by black holes, Commun. Math. Phys. 43 (1975)
https://www.brainmaster.com/software/pubs/physics/Hawking%20Particle%20Creation.pdf
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/hawking.html
https://www.physicsoftheuniverse.com/topics_blackholes_theory.html
***
< Bu mesaj bu kişi tarafından değiştirildi Torlak Kemal -- 10 Haziran 2018; 12:56:16 >
Sayfa:
1
Ip işlemleri
Bu mesaj IP'si ile atılan mesajları ara Bu kullanıcının son IP'si ile atılan mesajları ara Bu mesaj IP'si ile kullanıcı ara Bu kullanıcının son IP'si ile kullanıcı ara
KAPAT X
Bu mesaj IP'si ile atılan mesajları ara Bu kullanıcının son IP'si ile atılan mesajları ara Bu mesaj IP'si ile kullanıcı ara Bu kullanıcının son IP'si ile kullanıcı ara
KAPAT X
