Szabó Gábor: A Hawking-sugárzás hibás elképzelés, a fekete lyukak nem párolognak

2019.10.28

Írta: Szabó Gábor

Stephen Hawking hipotézise a róla elnevezett Hawking-sugárzás, amely állítása szerint a fekete lyukak alapdefiníciója nem jó, valami mégis kijön a fekete lyukból. A sugárzás miatt csökken a fekete lyuk tömege és energiája, vagyis előbb-utóbb a lyuk eltűnik. Az elmélet a fekete lyuk elpárolgásaként is ismert. Elképzelését a kvantummechanikával indokolta.

„A kvantummechanika állítása szerint a hagyományosan üresnek tekintett tér valójában nem üres: egy anyag-antianyag részecskepár folyamatosan és spontán módon létrejön benne. Csak olyan gyorsan ki is oltják egymást – mert az egyik energiája pozitív, a másiké negatív –, hogy érzékelni sincs időnk őket.”[1] Azonban ezt, a jelenség természete miatt senki sem bizonyította.

„Hawking érvelése szerint az üres tér a kvantummechanika törvényei szerint soha nem teljesen üres, részecske- antirészecske párok keletkezhetnek benne, amelyek azonnal újra megsemmisülnek. Természetesen ez a párkeltés nem olyan, mint amilyet fizikai kísérleteinkben megszoktunk, ahol van elég energia: itt a pár összenergiája zérus, ami azt eredményezi, hogy az antirészecskéknek negatív energiájúaknak kell lenniük, ezért partnerüktől nem távolodhatnak nagyon el. A fekete lyuk környékén azonban a nagy gravitációs energia miatt nagyon nagy lesz a részecskék energiája, és így bekövetkezhet, hogy a pozitív energiájú részecske el tud távolodni a fekete lyuktól, miközben a negatív energiájú partnere beleesik abba. A kilépő részek sugárzását nevezik Hawking-sugárzásnak. A lyukba beleesett részecske a sűrű rendszerben azonnal talál ugyanolyan kvantumszámokkal jellemezhető partnert, mint az eltávozott párja volt, és azzal szétsugárzik.”[2]

Ezzel indokolta, hogy a lyukaknak van hőmérséklete, így párolognak is.

Az izraeli Technion kutatóintézet atomfizikai laboratóriumának kutatói szimulált fekete lyukkal bizonyították Stephen Hawking elméletét, amely szerint a mindent elnyelő galaktikus objektumok is képesek sugározni.

„Csillagászati megfigyelések azonban a mai napig sem tudták ennek a sugárzásnak a létét bizonyítani. Ez ösztönzött néhány kutatócsoportot arra, hogy olyan analóg rendszert találjanak, amelyben hasonló körülmények állnak elő, azaz valamilyen sugárzás vagy hullám nem léphet ki egy adott tértartományból. Ennek legújabb példája az Izraeli Műszaki Egyetem fizikusa, Jeff Steinhauser és munkatársainak Nature-ben megjelent közleménye.” A Bose-Einstein kondenzátum segítségével modellezték laboratóriumban a lyuk körülményeit és a feltételezett sugárzást. „Kondenzált anyagokban ezeket a rezgési hullámokat fononoknak nevezik, a névvel is utalva hasonlóságukra a fotonokkal. A fononok hanghullámként viselkednek. Az anyag sűrűségének függvényében a hang sebessége azonban eltérő a rúd két tartományában.

A kísérletben a sűrűbb részen a hangsebesség meghaladta, a ritkábban viszont nem érte el az áramlási sebességet, azaz nem tudott átjutni a túloldalra – hasonlóan ahhoz, ahogy a fekete lyukból sem tud kilépni a fény.

A kutatók ezek után elvégezték a frekvenciaanalízist, és összevetették a Hawking által javasolt matematikai leírással. Az eredmények megfeleltek a Hawking által javasolt modellnek. Ezért is tekinthető a kísérlet a Hawking-sugárzás igazolásának.”[3]

A tudósok hibásan modellezték a fekete égitest körülményeit, így a kapott eredményük nem felel meg a valóságnak. Ugyanis az álló időt, amely a fekete lyuk eseményhorizontját képezi, nem tudták a kísérleti eljárásukban előállítani. Ezért bizonyítási kísérletük hibás, nem igazolhatták a Hawking sugárzást.

Elméletem szerint azon a felületen, ahol a fekete lyuk gravitációja megállítja a fényt, ott van az eseményhorizont. Találó elnevezés, hiszen ahol megáll a fény, és a fénysebesség saját ideje szerint áll az idő, ott az események is megállnak. [4] Csak feltételezéseink lehetnek arról, hogy az álló idő milyen fizikai változásokat okoz az anyagban, hiszen az anyag térben és időben létezik.

Álló időben nem létezik hőmérséklet, az anyag energiaszintje nulla, ezért az eseményhorizont hőmérséklete abszolút nulla fok. „Az anyag rácsszerkezete itt hiába omlott volna magába, az abszolút nulla fok alatti hőmérséklet ebben a megakadályozta.”[5] Álló időben és nulla K fokon mozgás sincsen. Ezért az anyag megtartja a belépő állapotú szerkezetét az eseményhorizont alatt is. Az eseményhorizont elérése előtt a lyuk energiája molekuláris szintre tépi szét a behulló anyagot.

Az anyaggal együtt az eseményhorizontba behulló fotonok, foglyai maradnak a területnek. Mivel a szingularitás felfüggeszti a gravitációt, a hőrezgést és az időt, ezért a fotonok beleragadnak az eseményhorizont alatti térbe, de nem jutnak el szükségszerűen a lyuk szilárd felszínéig. Mivel a foton egyszerre hullám és részecske, a sajátideje szerint áll az idő[4], ezért az álló idő nem hat rá. Az abszolút nulla fok sem befolyásolja. Így a fotonok felhalmozódnak a szilárd felszín és az eseményhorizont között.

„Minél kisebb egy test, annál nagyobb mértékben kell összenyomni, az elérendő sűrűség a tömeg négyzetével fordítottan arányos. Egy naptömegnyi fekete lyukban a sűrűség kb. 1019 kg/köbméter – az atommagok sűrűsége ennél kisebb. Gravitációs összeomlással ennél sűrűbb anyag nem jön létre, mert az elemi részecskék közti taszító kvantumhatások lehetetlenné teszik. [6]

Az elemi részecskék csak időben taszíthatják egymást. Ha nem múlik az idő, ez a hatás is megszűnik. A szingularitás csak a fotonokra nem hat, minden más fizikai törvényt megszüntet. Ezért az anyag atommag sűrűségűre és még tovább is összeomolhat és omlik is. [7]