Kara Deliklerin Bilgiyi Yok Edip Etmediği Test Edilebilecek mi?

Astrofizikteki en büyük çıkmazlardan biri, kara delik paradoksudur ^[1]: Acaba kara delikler, onlara kapılan her ‘bilgi’yi gerçekten ortadan kaldırıyorlar mı?

Artık fizikçiler, elektron dalgalarını bir plazma bulutu üzerinden hızlandırarak, bu paradoksu test etme yolunu bulmuş olabilirler.

1970’lerde, Stephen Hawking de dahil, birçok fizikçi, kara deliklerin sonsuza dek yaşayamayacaklarını ileri sürmüştü.

Kuantum mekaniği sağ olsun, Hawking, teorik olarak kara deliklerin zamanla yavaşça buharlaşabileceklerini ve parçacıkların da böylece onlardan aslında uzaklaşabileceği hipotezinde bulunmuştu ^[2].

İşte burada bir çelişki ortaya çıkıyor: Evrende var olan her şeyin temel kodlaması olan bilgi, öylece ortadan kaybolamaz. Bu değişmez bir kuraldır ^[3]. “Ama öyleyse, bir kara delik buharlaşıp gittiğinde, o bağrındaki bilgi nereye gider?”, diye sormak gerekiyor.

Hawking'in açıklamış olduğu radyasyonun kendisinden bir ipucu bulunabilir. Bu tür radyasyon, bir kara deliğin "olay ufku"na yönelen bir çift sanal parçacık ortaya çıktığı zaman oluşur ^[4].

Genel olarak, bu tür parçacık çiftleri birbirini iptal ederler. Ancak Hawking Radyasyonu olayında, bu parçacıklardan biri, olay ufkundan geçerek kara deliğin kütle çekimine yenik düşer. Diğeri ise, evrene kaçar gider.

Fizikçiler, kuantum dinamiği sayesinde, işte bu kaçan parçacığın ikizinin de (dolanığının) bilgisini taşıyacağı teorisinde bulunuyorlar. Bu durumda, Kuantum Dolanıklık Teorisi, uzay ve zaman tarafından ayrı düşürülseler dahi, parçacıkların aralarında bir bağ olacağını ve dolayısıyla kara delik tarafından yutulan parçacığın, eşi tarafından bilgi mirasının sürdürülebileceğini kabul ediyor.

Fizikçiler bunu göstermek için, kara deliğin olay ufkundan kaçan bir parçacığı yakalayabilir ve sonra fotonlardan biriyle ve dolanık parçacığı ile gerçekten bir korelasyon halinde olup olmadığını test etmek için kara deliğin çok çok uzun yıllar boyunca içindekileri dökmesini bekleyebilirlerdi. Eh, kabul edelim, bu çok da pratik bir yöntem olmazdı…

Bir kara deliğe girseniz ne görebilirsiniz?

Yukarıdaki görsel, cisimlerin nasıl görülebileceğini vurgulamak amaçlı oluşturulan bilgisayar yapımı bir görüntüdür. Kara delik, ışığın gözle görülür biçimde büküldüğü kadar güçlü bir yer çekimine sahiptir; bu da, bazı alışılmadık görsel bozulmalara neden olur. Normal görselde, her bir yıldızın kara deliğin iki yanında en az iki adet parlak görüntüsü vardır. Kara deliğin yakınında, bütün halde uzayı görebilirsiniz - her yönden gelen ışık etrafında bükülmüş ve size doğru geri dönüyor. Orijinal arka plan görüntüsü, 2MASS kızılötesi gökyüzü araştırmasından alınıp Henry Draper kataloğundaki yıldızlar ile eşleştirilmiştir. Kara deliklerin, maddenin en yoğun hali olduğu düşünülmektedir ve çift yıldız sistemlerinde ve küresel kümelerin, galaksilerin ve kuasarların merkezlerinde var olmaları dolaylı kanıt olarak sunulmaktadır (Görsel Kaynak: Alain Riazuelo).

Taiwan Ulusal Üniversitesi’nden Pisin Chen ve Fransa’daki École Polytechnique’ten Gerard Mourou biraz daha kolay bir yöntem tanımladılar.

Takım, yüksek teknoloji ürünü bir 'hızlandırıcı aynanın’, dolanık parçacıkları ayırmak için kara delikle aynı işlevi görebileceği önerisinde bulundular.

Kulağa garip geliyor; ama bu varsayımsal deneyde bir parçacık çifti ele alındığında, biri ivme kazandıran aynadan yansırken, diğeri sınırda sıkışıp kalır - aynı kara delikte olduğu gibi.

Ayna hareket etmeyi durdurunca da, tıpkı ölen bir kara delikten çıkan enerji gibi, "sıkışmış" foton serbest kalabilecektir.

Chen ve Mourou’nun aynası, bir plazma hızlandırıcısındaki iyonize gaz bulutunu darbeleyen X-ışını lazeri ile oluşturulabilir. Darbeleme, patika biçimine getirdiği elektronların ayna işlevi görmesini sağlayacaktır. Plazmanın yoğunluğunu yeterince küçük ölçekte değiştirerek, bu ‘ayna’, lazer darbelerinden uzaklaştırılabilecektir.

Konsept olarak bu fikir kulağa zekice gelse de, şu an etkili olarak uygulanabilme açısından ne yazık ki sadece düşünce olabilecek bir aşamada. Çünkü yerleşik yöntemler ve güvenilir ekipmanlarla bile dolanıklığı ölçebilmek çok zor bir iştir. Kaldı ki, Hawking Radyasyonunun kendisi bile gözlemsel olarak ölçülmemiştir.

Bununla birlikte, Chen ve Mourou'nun modeli gene de mevcut teknolojiyi kullanarak oluşturulabilir ve araştırmacıların makalelerinde de belirttiği gibi, kara deliklerin fiziği üzerine diğer hipotezleri test etmeye de yarayabilir.

Son olarak, en azından bu model ve fikir, bir kara deliğin önünde sonsuza dek beklemekten çok daha çekici geliyor!

Kaynak
http://www.sciencealert.com/shooting-waves-through-plasma-could-mirror-evaporating-black-holes

İlgili Makale
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.045001

Kapak Görseli
Interstellar/Paramount Pictures

İleri Okuma
[1] http://www.sciencealert.com/stephen-hawking-has-finally-published-his-solution-to-the-black-hole-information-paradox
[2] http://www.sciencealert.com/watch-why-the-death-of-black-holes-is-such-a-problem-for-physicists
[3] http://www.sciencealert.com/physicists-have-created-a-black-hole-in-the-lab-and-it-could-finally-confirm-the-existence-of-hawking-radiation
[4] http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/hawking.html, http://www.physicsoftheuniverse.com/topics_blackholes_theory.html