Fiziklər qara dəliklərin ən böyük sirrini həll etmək üçün yeni bir yol tapmış ola bilərlər

Qara dəliklər uzun illərdir müasir fizikanın ən böyük sirrlərindən biri olaraq qalır. Xüsusilə Stiven Hokinq tərəfindən irəli sürülən "Hokinq radiasiyası nəzəriyyəsi" elm dünyasında hələ də tam həll olunmayıb. Hokinqin nəzəriyyəsinə görə, qara dəliklər tamamilə “qara” strukturlar deyil; əksinə, çox zəif də olsa ətraflarına hissəciklər yayaraq zamanla kütlə itirirlər. Bu proses nəzəri olaraq kifayət qədər uzun zaman keçdikdə qara dəliyin tamamilə yox olmasına səbəb ola bilər. Lakin burada müasir fizikanın ən böyük ziddiyyətlərindən biri ortaya çıxır. Çünki kvant fizikasına görə kainatda informasiya məhv edilə bilməz, amma qara dəlik buxarlanıb yox olduqda onun içinə düşən informasiyanın taleyinin nə olduğu izah edilə bilmir. “Qara dəlik informasiya paradoksu” adlanan bu problem onilliklərdir fiziklərin həll etməyə çalışdığı ən böyük suallardan biridir.

Bu paradoksun həllini çətinləşdirən başqa mühüm bir problem də var: Hokinq radiasiyasını birbaşa müşahidə etmək demək olar ki, mümkün deyil. Çünki bu radiasiya son dərəcə zəifdir və mövcud texnologiyalarla real bir qara dəlikdən ölçülə biləcək səviyyədə deyil. Bundan əlavə, qara dəliklərin davranışını izah edən Albert Eynşteynin "ümumi nisbilik nəzəriyyəsi" ilə atomaltı aləmi izah edən kvant mexanikası bir-biri ilə tam uyğun gəlmir. Buna görə alimlər uzun müddətdir qara dəlikləri araşdırmaq üçün dolayı üsullar inkişaf etdirməyə çalışırdılar. İndi isə beynəlxalq bir tədqiqat qrupu bu sahədə diqqətçəkən yeni bir üsul ortaya qoymuş ola bilər.

Hokinq radiasiyası riyazi dillə yenidən quruldu

Tədqiqatçılar Hokinq radiasiyasını birbaşa qara dəliklər üzərindən öyrənmək əvəzinə, onu hissəcik fizikasının riyazi dili ilə yenidən qurmağa nail olublar. Bunun üçün son illərdə nəzəri fizikada getdikcə daha çox önəm qazanan “double copy” (ikiqat köçürmə) adlı riyazi çərçivədən istifadə edilib. Bu yanaşmanın əsas ideyası ondan ibarətdir ki, cazibə qüvvəsini təsvir edən bəzi tənliklər hissəcik fizikasının tənliklərinə çevrilə bilər. Başqa sözlə, “double copy” qara dəliklər və cazibə kimi böyük miqyaslı fiziki hadisələrlə kvant hissəcikləri arasında bir növ riyazi tərcümə mexanizmi rolunu oynayır.

Bu yanaşma xüsusilə vacibdir, çünki müasir fizika bu gün iki ayrı sütun üzərində qurulub. Bir tərəfdə planetlərin, ulduzların və qara dəliklərin hərəkətini izah edən ümumi nisbilik nəzəriyyəsi, digər tərəfdə isə atomaltı hissəcikləri və əsas qüvvələri izah edən standart model dayanır. Hər iki nəzəriyyə öz sahəsində çox uğurlu olsa da, qara dəliklər kimi ekstremal şəraitdə bu iki yanaşmanı birləşdirmək çox çətindir. “Double copy” isə fiziklərə bu iki dünya arasında riyazi körpü qurmaq imkanı verir.

Əslində bu üsul son illərdə müxtəlif cazibə problemlərini araşdırmaq üçün istifadə olunmağa başlamışdı. Lakin Hokinq radiasiyası indiyədək bu çərçivədə həll olunmamış ən mühüm boşluqlardan biri idi. Çünki alimlər Hokinq radiasiyasının hissəcik fizikasındakı riyazi qarşılığını tapa bilməmişdilər. Yeni araşdırma isə görünür bu çatışmayan hissəni tamamlayıb.

Elektrik yüklü qabıq modeli ilə qara dəliklərin sirrinə yaxınlaşmaq

Tədqiqatçılar hazırladıqları modeldə qara dəlikdən qaçan hissəcikləri birbaşa simulyasiya etmək əvəzinə, elektrik yüklü sferik bir qabığın çökməsi zamanı baş verən hissəcik qarşılıqlı təsirlərini araşdırıblar. İstifadə olunan riyazi struktur Hokinq radiasiyasını təsvir edən tənliklərlə diqqətçəkici dərəcədə uyğun gəlib.

Araşdırma qrupuna görə bu nəticə göstərir ki, qara dəlik fizikasının bəzi əsas xüsusiyyətləri əslində hissəcik fizikasının tənliklərində artıq gizli şəkildə mövcud ola bilər.

Üstəlik, eyni dövrdə çalışan iki fərqli tədqiqat qrupunun da oxşar nəticələrə gəlməsi bu əlaqənin təsadüfi olma ehtimalını azaldır. Bu isə “double copy” yanaşmasının sadəcə nəzəri fikir olmaqdan çıxaraq qara dəlikləri öyrənmək üçün həqiqətən işlək bir alətə çevrilə biləcəyini göstərir.

Qara dəlikləri dolayı yolla öyrənmək mümkün ola bilər

Real qara dəliklərdən yayılan Hokinq radiasiyası praktik olaraq ölçülə bilməyəcək qədər zəifdir. Amma onun hissəcik fizikasındakı riyazi qarşılığı araşdırıla bilsə, fiziklər qara dəliklərin davranışını dolayı yolla analiz etmək imkanı əldə edə bilərlər. Bu da indiyə qədər əlçatmaz olan bəzi qara dəlik xüsusiyyətlərinin öyrənilməsini mümkün edə bilər.

Növbəti mərhələdə tədqiqatçılar hadisə üfüqü (event horizon) kimi qara dəliklərin digər fundamental xüsusiyyətlərinin də hissəcik fizikasındakı qarşılıqlarını tapmağa çalışacaqlar. Əgər bu əlaqələr də uğurla qurularsa, alimlər gələcəkdə qara dəlikləri araşdırmaq üçün hissəcik toqquşmaları üzərində inkişaf etdirilmiş üsullardan istifadə edə bilərlər.

Bu isə müasir fizikanın ən böyük problemlərindən biri olan kvant cazibə nəzəriyyəsinə çatmaq yolunda mühüm dönüş nöqtəsi ola bilər.