Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Tüm Reklamları Kapat

Hawking Radyasyonu Nedir? Kara Delikler Zamanla Buharlaşıp Yok Oluyor Olabilir mi?

Kara Delikler Şu Anda Buharlaştıklarından Daha Hızlı Büyüyor Olabilirler. Ancak Bu, Sonsuza Dek Devam Etmeyecek!

Hawking Radyasyonu Nedir? Kara Delikler Zamanla Buharlaşıp Yok Oluyor Olabilir mi? livescience.com
18 dakika
10,314
Evrim Ağacı Akademi: Kara Delikler Yazı Dizisi

Bu yazı, Kara Delikler yazı dizisinin 11. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Kara Delik Nedir? Kara Delik Nasıl Oluşur?" başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
Tüm Reklamları Kapat

Hawking radyasyonu, bir kara deliğin olay ufku ve civarında oluşan hipotetik parçacıklar yoluyla yaptıkları kara cisim ışımasını tarif eder. Hawking radyasyonu, ortalamada kara deliklerin kütlesini azaltan bir ışıma türüdür ve bu bakımdan kara deliklerin sıra dışı bir özelliğidir. Hawking radyasyonu, kara deliklerin sıcaklıklarının kütleleriyle ters orantılı olduğunu söyler. Bir diğer deyişle, bir kara delik ne kadar küçükse, o kadar çok ışıma yapacaktır, o kadar sıcak parlayacaktır ve o kadar hızlı buharlaşacaktır.

Bugüne kadar hiç direkt olarak gözlemlenmemiş olmasına ve gözlenmesinin çok zor olmasına rağmen Hawking radyasyonu, Genel Görelilik Teorisi ve kuantum mekaniğinin birleşik modelleri tarafından desteklenen bir tahmindir. Bu radyasyona "Hawking Radyasyonu" denme nedeni, 1974'te büyük fizikçi Stephen Hawking’in "Black hole explosions?" ("Kara Delik Patlamaları?") başlıklı makalesinde, bu tür bir radyasyonun var olup olamayacağını sorgulayan ilk isim olmasıdır.[1]

Tüm Reklamları Kapat

Stephen Hawking, aslında çok temel bir soru soruyordu: Kara deliklerden ışık bile kurtulamıyor; ancak kara delikler, ısı yayıyor olabilir mi? Bu sorunun cevabı muazzam büyük öneme sahiptir; çünkü eğer Hawking radyasyonunun gerçek olduğu kanıtlanırsa, kara deliklerin doğasına ve ömürlerine yönelik bilgilerimiz kökten değişecektir: Eğer kara delikler, eskiden sanılanın aksine gerçekten de ışıma yapıyorlarsa, zaman içerisinde küçülüyorlar demektir. Halihazırda aşırı yoğun cisimler olan kara deliklerin bu ışıma yoluyla daha da küçülmesi sonucunda, en küçük kara delikler en ufak bir ısı temasında şiddetle patlayacaktır; daha büyük olanlarsa trilyonlarca yıl boyunca yavaş yavaş buharlaşacak ve yok olacaktır.

Kara Delikler Neden Işımalı?

Bir madde kara deliğe girdiğinde, artık Evren'in geri kalanından tamamen izole olmuş demektir. Hawking'den önce bilim insanları, kara deliğe düşen cisimlerin bir daha asla kurtulamadığını, dolayısıyla kara deliklerin tek yönlü bir yol olduğunu düşünüyorlardı. Onlara göre kara delikler, etrafa hiçbir madde, enerji veya bilgi saçmıyorlardı. Ancak bu durum, fizikçilerin entropi adını verdiği düzensizlik ölçüsünün de ortadan kalkması anlamına gelmektedir. Kara delikler içinde maddelerin yok olabilmesi, Evren'i daha az düzensiz (veya daha düzenli) hale getirdiği için, kara deliklerin bu özelliğinin termodinamiğin ikinci yasasını çiğnediği düşünülüyordu.

Tüm Reklamları Kapat

Hawking, bu görüşe katılmıyordu. Hawking'e göre kara delikler, termodinamiğin ikinci yasasına uyuyorlardı ve entropileri zamanla artmak zorundaydı. Bu kritik bir kabuldü; çünkü entropisi olan her şeyin bir sıcaklığı olmak zorundadır![2] Bir diğer deyişle entropi, her zaman radyasyon yayan ısı enerjisini tarif etmenin başka bir yolundan ibarettir. Eğer olay ufku entropiye sahip olsaydı, bir şekilde parlamalıydı. Yani kara delikler, göründükleri kadar siyah olamazdı.

Ancak Hawking, kara delik problemini çözmeye çalışan tek fizikçi de değildi. O zamanlar Princeton Üniversitesi'nde bir fizik öğrencisi olan Jacob Bekenstein, bir madde bir kara deliğe düştüğünde, kara deliğin inanılmaz kütleçekiminden en çok etkilenen bölge olan olay ufkunun yüzey alanının bir miktar büyümesi gerektiğini gösterdi. Bu yüzey alanındaki değişimin, aksi takdirde kaybolacak entropiyle eşdeğer olduğunu gösterdi ve bu öneri, paradoksu çözebilirdi.

Ne var ki Hawking, bu açıklamadan da çok emin değildi. Bu nedenle Hawking, yaptığı hesaplamalar ile kara deliklerin sıcaklığını belirlemeye çalıştı. Bunu yapmak için, Einstein'ın büyük ölçeklerde kütleçekiminin nasıl çalıştığını izah eden Genel Görelilik Teorisi ile, Evren'in en küçük ölçekte nasıl çalıştığını tarif eden kuantum mekaniğinin öngörülerini birleştirdi. Bu iki teori, günümüzde halen tam olarak birleştirilebilmiş değildir ve fizikçilerin en büyük hayallerinden birisi, Evren'i en küçükten en büyüğe kadar tek seferde açıklayabilecek olan Her Şeyin Teorisi'ne ulaşmaktır. Hawking, bu iki teoriden de yararlanmak zorunda kaldı; çünkü her iki teori de kara deliklerin olay ufkunda olan bitenlerin nasıl çalıştığını izah etmemizi sağlamaktadır.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Bekenstein'ın görünüşte absürt önerisini çürütmeye yönelik çabalarında Hawking, bu konuyu diğer fizikçilerle tartıştı ve mümkün olmadığını göstermek için matematiksel modeller kullanmayı denedi. Fakat Hawking, Bekenstein'ı çürütmek bir yana dursun, kara deliklerin gerçekten de bir çeşit "soğuk ışık"la parladığını buldu. Hatta bunu, şu ölümsüz cümlelerle kitlelere ulaştırdı:

Kara delikler, bir zamanlar sandığımız gibi sonsuz hapishaneler değildir. Kara deliklerin içinden bir şeyler kaçabilmektedir; hem dışarıya, hem de belki diğer evrenlere... Dolayısıyla eğer kendinizi bir kara deliğin içinde gibi hissediyorsanız, vazgeçmeyin. Bir çıkış yolu var!

Kara Delikler Hawking Radyasyonunu Nasıl Üretiyor?

Bir kara deliğin civarındaki olay ufkundan parçacıkların dışarıya yayılmasının ardındaki fiziksel süreç oldukça karmaşıktır ve kuantum alan teorisinin matematiksel altyapısının sağlam bir şekilde anlaşılmasını gerektirir.

Ancak basite indirgeyerek anlatmaya çalışacak olursak, öncelikle şunu anlamanız gerekir: Uzay boşluğu, birçok yönden hiç de boş değildir! Elbette, tüm maddeyi, tüm radyasyonu, tüm enerji kuantumlarını uzayın bir bölgesinden tamamen çıkarmayı hayal edebilirsiniz, ta ki geriye kalan bu Evren'den çıkarabileceğimiz her şey "hiçbir şeye" yakın olana kadar.

Ancak bu durumda bile, o boş uzayın enerjisinin "sıfır noktası", yani kuantum mekaniğine dayalı bir sistemin sahip olabileceği en düşük enerji seviyesi (İng: "zero-point energy"), sıfır değildir. Çıkarabileceğiniz her şeyi çıkarsanız bile, uzayın kendisine özgü, sıfırdan farklı bir miktarda enerjisi bulunur.

Kuantum kromodinamiğinin bir görselleştirmesi. Bu animasyon, Heisenberg belirsizliğinin bir sonucu olarak parçacık/antiparçacık çiftlerinin çok küçük bir süre için kuantum boşluğundan nasıl beliriverdiğini gösterir.

Bunu kavramsal olarak anlamanın ve gözümüzde daha iyi canlandırabilmemizin bir yolu, parçacık-karşıt parçacık (İng: "antiparticle") çiftleridir. Dikkat edin: Bu sanal parçacıklar, gerçek parçacıklar değillerdir; sadece kavramsal olarak sıfırdan farklı vakum enerjisini tahayyül etmenin bir yolundan ibarettir. Ancak kuantum mekaniğine göre, parçacıklar ve antiparçacıklar durmaksızın var olup yok olduğu söylenir. Bu konuyu birazdan tekrar vurgulayacağız.

Tüm Reklamları Kapat

Normalde bu sanal parçacık çiftleri, var olmaya başladığında, pek uzun süre varlıklarını koruyamazlar ve ikili, birbirlerini kısa sürede yok ederler. Zaten Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra, bilinmeyen bir nedenle antimaddeden daha çok miktarda madde üretildiği için, Evren'de bir şeyler var olabilmiştir. Bu dengesizlik hali olmasaydı, Evren kısa sürede kendi kendini yok edecekti.

Kara deliklerin sınırındaysa işler normalde olduğu gibi işlemez.

Olay ufkunun içinde ve dışında ortaya çıkabilen parçacık-karşıt parçacık çiftlerinin davranışlarının görselleştirilmesi.
Olay ufkunun içinde ve dışında ortaya çıkabilen parçacık-karşıt parçacık çiftlerinin davranışlarının görselleştirilmesi.
Ulf Leonhardt | University of St Andrews

Bir kara deliğin civarında bu parçacık-antiparçacık çiftlerinin ortaya çıktığı üç bölgeniz vardır:

  1. Parçacık çiftlerinin her ikisinin de kara deliğin olay ufkunun dışında ortaya çıktığı, var olduğu ve birbirini yeniden yok ettiği bir bölge.
  2. Parçacık çiftlerinin her ikisinin de kara deliğin olay ufkunun içinde ortaya çıktığı, var olduğu ve birbirini yeniden yok ettiği bir bölge.
  3. Parçacık çiftlerinin her ikisinin de kara deliğin olay ufkunun dışında ortaya çıktığı, ancak birinin kara deliğin içine düştüğü, diğerininse kaçtığı bir bölge.

Evet, bu aşırı basitleştirilmiş bir anlatımdır. Ancak bu anlatım, her ne kadar Hawking radyasyonunun nereden geldiğini veya enerji spektrumunun ne olduğunu tam olarak tanımlamasa da, nitel özellikleri doğru açıklayan en basit görselleştirmelerden biridir.

Tüm Reklamları Kapat

Hawking, kendi teorisini, oldukça popüler olan kitabında, aşırı miktarda kütleçekiminden etkilenen sanal parçacıkların, bu güçlü kütleçekiminden dolayı negatif enerji kazanan parçacık çiftlerinden bir tanesinin karadelikten kaçarak kütle yitimine neden olduğu şeklinde açıklar.[4]

Kara deliğin içine düşenin, efektif olarak negatif enerjiye sahbip olduğu söylenir. Kara delikten kaçan ise pozitif enerjiye sahiptir. İşte kara delikten kaçmayı başaran parçacık, Hawking Radyasyonu dediğimiz şeyin sebebidir. Kara deliğe düşen parçacık çiftinin enerjisi de efektif olarak negatif olduğu için, bir yerde kara delikten enerji kaçıyor demektir; bir diğer deyişle, kara deliğin enerjisi (ve dolayısıyla kütlesi) giderek azalmaktadır.

Hawking radyasyonu, bir kara deliğin olay ufkunu çevreleyen kavisli uzay-zamandaki kuantum fiziğinin tahminlerinden kaçınılmaz olarak ortaya çıkan şeydir. Bu diyagram, radyasyonu oluşturan şeyin olay ufkunun dışından gelen enerji olduğunu, yani kara deliğin telafi etmek için kütlesini kaybetmesi gerektiğini gösteriyor.
Hawking radyasyonu, bir kara deliğin olay ufkunu çevreleyen kavisli uzay-zamandaki kuantum fiziğinin tahminlerinden kaçınılmaz olarak ortaya çıkan şeydir. Bu diyagram, radyasyonu oluşturan şeyin olay ufkunun dışından gelen enerji olduğunu, yani kara deliğin telafi etmek için kütlesini kaybetmesi gerektiğini gösteriyor.
Ethan Siegel

Tekrar ediyoruz: Bu noktada unutmamanız gereken şey, sözünü ettiğimiz bu "çiftlerin" aslında fiziksel olarak gerçek olmadıklarıdır. Gerçekte, kara delikten dışarı çıkan şey, bir kara cisim ışıması spektrumudur. Bu spektrum, karadeliğin olay ufkunun boyutuyla ilgilidir. Ayrıca saçılan spektrum, çoğunlukla son derece düşük enerjili fotonlar formundadır ve daha küçük kara delikler daha hızlı ışıma gerçekleştirir. Dolayısıyla bir kara delik buharlaşıp küçüldükçe giderek daha da hızlı buharlaşır.

Bunun önemi şudur: Kara deliğin içinde ortaya çıkan bir parçacık çifti, kara deliğe kütle ekleyemez, çünkü oradaki toplam enerji her zaman aynıdır. En nihayetinde, parçacık-antiparçacık çiftlerinin enerjisi, etraflarındaki uzaydan gelmektedir. Ancak dışarıdaki uzaydan kaynaklanarak kara delikten uzaklaşan gerçek radyasyonla sonuçlanan bir enerjiniz varsa, bu enerjinin kara deliğin kendisinden gelmesi ve kütlesini düşürmesi gerekir. Hawking radyasyonu bu şekilde çalışır ve bu yüzden kara delikler giderek buharlaşırlar.

Tüm Reklamları Kapat

Agora Bilim Pazarı
Güzel Dediniz Bay Feynman – Bir Dâhiden Alıntılar

“‘Bilmeden nasıl yaşayabiliyorsun?’ diye soranlar çıkar arada. Ne demek istediklerini hiç anlamamışımdır. Ben her zaman bilmeden yaşarım. Orası kolay. Benim asıl bilmek istediğim, nasıl bilir hale geldiğimiz.”
Bilime ve bilmeye dair muazzam bir tutku ve bu tutkuyu elle tutulabilir hale getiren bir anlatma becerisi: Nobel Fizik Ödülü sahibi Richard Feynman’ı benzersiz yapan buydu. Bünyesini sarmış merakın, dinleyen herkese bulaşmasını sağlayan bir ifade yeteneği.
GÜZEL DEDİNİZ BAY FEYNMAN, 20. yüzyılın en önemli şahsiyetlerinden birinin sadece bilime dair değil, sanattan çocukluğa, doğadan hayal gücüne, dinden politikaya pek çok alandaki zekâ ve mizah yüklü sözlerini bir araya topluyor. Kızı Michelle Feynman tarafından derlenen ve giriş yazılarını ünlü fizikçi Brian Cox ile çellist Yo-Yo Ma’nın kaleme aldığı bu kitap, bir dâhinin dünyaya benzersiz bakış biçimini ortaya koyan küçük bir hazine sandığı.
“Dünya, titreşen şeylerin oluşturduğu dinamik bir keşmekeştir.”

Bilgiler ve Uyarılar:

  1. Bu ürün sipariş alındıktan 1-3 gün içinde postalanacaktır.
  2. Lütfen sipariş vermeden önce iade ve ürün değişikliği ile ilgili bilgilendirmemizi okuyunuz.
  3. Bu kampanya, Domingo Yayınevi tarafından Evrim Ağacı okurlarına sunulan fırsatlardan birisidir.
Devamını Göster
₺165.00
Güzel Dediniz Bay Feynman – Bir Dâhiden Alıntılar
  • Dış Sitelerde Paylaş

Dışarı radyasyon saçan bir kara delik tasviri.
Dışarı radyasyon saçan bir kara delik tasviri.
NASA; Jörn Wilms (Tübingen); ESA

Özetle Hawking Radyasyonu, birbirine zıt olan ve normal zamanlarda uzay-zaman dokusunun içinde yoktan var olup vardan yok olan parçacık-antiparçacık çiftlerinden birinin kara deliğe düşmesi, diğerinin kara delikten kaçması yoluyla oluşur. Bu parçacıklar devasa bir kütleçekim farkıyla birbirinden ayrıldıkları için, birbirlerini yok edemezler ve böylece kara deliğin kütlesi üzerine etki etmiş olurlar.[3]

Kara Delik Buharlaşması Nasıl Yaşanır?

Söylediğimiz gibi, eğer kara delikler Evren'in geri kalanına ışıma yapıyorsa, bir noktadan sonra "buharlaşmaları" ve yok olmaları kaçınılmaz olacaktır. Kara delikten saçılan bu spektrumu, kara deliğin termal denge halini ve olay ufkuna çok yakın yerlerde meydana gelen aşırı kırmızıya kayma olaylarını inceleyerek tespit etmek mümkündür (burada, kuantum dolanıklık olgusunu da hesaba katmak gerekmektedir).

Kara deliğe çok yakın bir yerde kuantum etkileri altında meydana gelen sanal parçacıklar, neredeyse her zaman bir foton çifti olarak var olurlar. Bu fotonlardan birisi olay ufkunu geçemez ve kara delik içine hapsolur; diğeriyse kara delikten kaçarak Evren'in geri kalanına doğru yola çıkar.

Bu olaya biraz daha yakından bakarsak, gördüğümüz şudur:[5] Kara deliğin olay ufkunda oluşan fotonda abartılı bir kırmızıya kayma olayı yaşanır. Bu sırada kara delikten kaçan foton, neredeyse "parçalanacaktır". İlginç bir şekilde, kara delikten kaçan bu fotonun şiddeti birazcık artar. Bu şiddet artışı, negatif enerji taşıyan partner dalga adı verilen bir parçacığın oluşmasına neden olur ve bu parçacık, kara deliğin güçlü kütleçekimine kapılıp, kara deliğin içine düşer. Kara delikten kaçan foton, Evren'in geri kalanına pozitif enerji ekler; ancak dikkat ederseniz, kara deliğin içinden madde dışarı çıkmamıştır. Öte yandan, kara deliğin içine düşen partner dalga, korunum yasalarına tabidir ve bu nedenle kaçan foton ile birebir aynı kara cisim ışımasına tabidir. Dolayısıyla bu dalganın ışıması, kara deliğin iç koşulları hakkında hiçbir bilgi taşımaz.

Hawking Işıması yapan kara deliklerin kütlesi ve dönüş enerjisi (rotasyonel enerjisi) zamanla azalır ve kara delik buharlaşması denen bir olayla yok olurlar. Dolayısıyla dışarıdan kütle almayan kara delikler, bir süre sonra yok olmak zorundadır. Çok küçük kara delikler haricindeki tüm kara delikler için bu buharlaşma olayı, inanılmaz yavaş yaşanmaktadır.

Kara Delikler, Buharlaştıklarından Daha Hızlı Büyüyebilirler mi?

Kara delikler, bilinen evrendeki en büyük tekil nesnelerdir. Güneş'ten daha büyük (bazen milyonlarca hatta milyarlarca kat daha büyük) ultra-kütleli yıldızların ve kalıntılarının kendi üzerine çökmesiyle oluşurlar. Olay ufkunu geçen her şey, kara deliğin merkezindeki tekilliğe ulaşarak, kara deliğin kütlesini daha da artırmaya mahkumdur. Ancak bize uzay-zaman dokusunun kütle tarafından nasıl büküldüğünü söyleyen genel görelilik ve kendi haline bırakılan boş uzayın kendiliğinden nasıl davrandığını söyleyen kuantum alan teorisini bir arada değerlendirmemiz sayesinde, kara deliklerin sonsuza kadar olduğu gibi kalmadığını, bozunduğunu öğreniyoruz. Hangisi galip gelecek: büyüme mi yoksa buharlaşma mı?

Hawking Işımasıyla Buharlaşma Hızı

Bu bozunma hızını ve radyasyonun sıcaklığını ölçebiliriz böylece kara deliklerin muazzam derecede yavaş bir oranda kütle kaybettiklerini bulabiliriz! Hawking'in hesaplarına göre, MM kütlesine sahip bir kara deliğin siyah cisim ışıması miktarının 6×10−8MKelvin\frac{6\times{10^{-8}}}{M}\text{Kelvin} olmalıdır. Görebileceğiniz gibi, sadece en küçük kara delikler (yani MM değeri en küçük olan cisimler), en yüksek ışıma sıcaklıklarına sahip olacaktır.

Üstelik kara delikler, küçüldükçe daha çok ışıma yaparlar ve bu nedenle zaman içerisinde yok olma hızları artar. Nihayetindeyse tıpkı bir hidrojen bombası gibi patlayarak yok olurlar! Hawking'in hesaplarına göre, kütlesi MM olan bir kara deliğin ömrü, 1071M310^{71}M^3 saniye olacaktır. Örneğin;

  • Güneş kütlesindeki bir kara delik için, Hawking radyasyonunun mevcut sıcaklığı 62 nanoKelvin olacaktır ve buharlaşması 1067 yıl alacaktır.
  • Galaksimizin merkezindeki kara delik (Sagittarius A*), 15 femtokelvinde ışıma yapmaktadır ve buharlaşması 1087 yıl sürecek.
  • Tüm kara deliklerin en büyüğünün buharlaşması ise 10100 yıl sürecektir!

Dolayısıyla bir kara deliğin yok olduğu anları kolay kolay gözlemek pek mümkün değildir. Böyle bir sona denk gelmek, muazzam bir tesadüf olacaktır.

Madde Yutarak Büyüme Hızı

Ancak tüm bu zaman boyunca, söz konusu kara delik tarafından yutulan şeyler (malzemeler) de vardır.

Tüm Reklamları Kapat

Diğer yıldızlardan, kozmik tozdan, yıldızlararası maddeden, gaz bulutlarından ve hatta Büyük Patlamadan kalan radyasyon ve nötrinolardan gelen materyallerin tümü, kara deliğin kütlesine katkıda bulunabilir. Araya giren karanlık madde de, kara delikle çarpışarak kütlesini artıracaktır. Radyasyon kaybının kütle eşdeğeri, herhangi bir kara delik tarafından bu şekilde soğurulan (yutulan) şeylerin miktarından çok daha düşüktür.

Ama yutulabilecek şeylerin de bir sınırı vardır: Madde soğurma hızının Hawking radyasyonunun hızının altına düşmesi yaklaşık 1020 yıl, yani Evren'in şu anki yaşının on milyar katı bir zaman alabilir. Yine de bu, eninde sonunda olacaktır. Ve bir kez gerçekleştiğinde, kara delik bozunması üstün gelmeye başlayacaktır. Bugün Evren'de bildiğimiz her kara delik hala büyümeye devam etmektedir, ancak bu büyüme sonlu bir gelecekte, maksimuma ulaşacaktır. O noktadan sonraysa Hawking radyasyonu galip gelecektir.

Hawking radyasyonu yavaş başlar ancak özellikle kara deliğin kütlesi önemli ölçüde küçülmeye başladığında zamanla artacaktır. Bir kez bir tekillik oluşturduğunuzda, bir tekillik olarak kalırsınız ve olay ufkunun varlığını sürdürürsünüz - ta ki kütleniz sıfıra inene kadar.

Bununla birlikte, bir kara deliğin yaşamının bu son saniyesi, çok spesifik ve çok büyük bir enerji salınımı ile sonuçlanacaktır. Bir kara deliğin kütlesi 228 tona düştüğünde, bu, kara deliğin ömründe geriye sadece ve tam olarak 1 saniyenin kaldığını gösterir. O sırada olay ufku boyutu 340 yoktometre veya 3.4 × 10-22 metre olacaktır: Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın (İng: "Large Hadron Collider") şimdiye kadar ürettiği herhangi bir parçacıktan daha büyük bir enerjiye sahip olan bir fotonun dalga boyunun boyutu kadar... Ancak o son saniyede, beş milyon megaton TNT'ye eşdeğer toplam 2.05 × 1022 Joule enerji salınacaktır. Sanki uzayın küçücük bir bölgesinde bir anda milyonlarca nükleer füzyon bombası patlamış gibi... Bu, gelecekte o kadar çok gerçekleşecektir ki, böyle bir ışık parlaması meydana geldiğinde tüm Evren'de görünen tek şey olacaktır!

Tüm Reklamları Kapat

Teoriyle İlgili Problemler

Bu teoriyle ilgili bir sorun şudur: Hiçbir fizikçi, bugüne kadar bu olayın yaşandığını gözlemeyi başaramamıştır. Bunun en büyük sebeplerinden birisi, daha ufak olan kara deliklerin daha fazla ışıma yapacak olması, dolayısıyla bu ışımanın küçük kara deliklerde daha kolay gözlenecek olması, ancak küçük kara delikleri bulmanın ve gözlemenin de çok daha zor olmasıdır.

Tüm bu ikna ediciliğine rağmen bazı fizikçiler, bu parçacıkların hayali bir çizgi üzerinde parçalandığına dayanan "yerelleştirilmiş" tanımın hatalı olduğunu savunmaktadırlar.[4]Eleştirmenlerine göre sanal parçacıkların var olup yok olmaları, bilgisayar modelleriyle ve elimizdeki hesaplamalarla uyumlu değildir.

Bogoliubov Transformasyonları ve Parçacık-Antiparçacık Çiftleri

Hawking, ulaştığı sonuçlara ulaşabilmek için Bogoliubov transformasyonları denen bir yönteme başvurmaktadır. Buradaki fikir, örneğin elektromanyetik alanı kuantize etmeye çalıştığınızda, Maxwell'in klasik denklemlerinin çözümlerini alıp, onları pozitif-frekans ve negatif-frekanslı çiftler halinde yazmaktır. Yüzeysel olarak yorumlandığında bunlardan ilki size parçacıkları, ikincisi ise antiparçacıkları verecektir. Daha dikkatli bakıldığındaysa bu ayrışma, teorinin kuantum versiyonundaki vakumun örtük bir tanımından ibarettir. Bir diğer deyişle, ayrışmayı bir şekilde veya öteki şekilde yapmak, bunlardan hangisinin vakum durumu olduğuna dair bakış açımızı değiştirmektedir.

Ancak bu, şaşırtıcı bir sonuçtur; çünkü vakum dediğimiz şey, en nihayetinde, en düşük enerji hali olarak yorumlanabilir. Eğer farklı bir koordinat sistemi kullanıyorsak, farklı zaman kavramlarımız ve farklı enerji kavramlarımız var demektir; en nihayetinde kuantum teorisinde enerji, HH adı verilen bir operatör iler tanımlanır ve bu operatörün zamana bağlı değişimi e−itHe^{-itH} olarak verilir. Dolayısıyla bir yandan ww parametresinin işaretine bağlı olarak "pozitif" veya "negatif" olarak isimlendirilen frekansları tanımlayan klasik alan teorisindeki çözümleri kullanıyoruz - ki bu işaret, tt zamanının koordinatlarına yönelik seçimlerimize dayanıyor. Diğer yandansa en düşük enerjili durumla ilgili farklı tanımlara sahip olacağımız oldukça aşikardır.

Tüm Reklamları Kapat

Eğer tüm bunları aşina olduğumuz Minkowski uzayında yaparsak, yani Özel Görelilik Teorisi'ni kullanırsak, Lorentz transformasyonlarıyla tanımlanan bir dizi "eylemsiz çerçeve" tanımlayabiliriz. Bunlar farklı koordinatlar verirler; ancak bu koordinat düzlemlerinin hiçbiri, Maxwell'in denklemlerinin çözümlerini farklı şekilde verecek kadar farklı değildir. Benzer şekilde, bu koordinat sistemlerini kullananlar, en düşük enerji durumuyla ilgili olarak hiçbir zaman anlaşmazlığa düşmeyeceklerdir. Dolayısıyla tüm eylemsiz gözlemciler, neyin parçacık neyin antiparçacık neyin vakum olduğunda hemfikir olacaktır.

Öte yandan eğri bir uzay-zaman düzleminde "en iyi koordinat düzlemi" diye bir düzlem yoktur; sadece eylemsiz olanlar vardır. Dolayısıyla en makul koordinat tercihleri bile, parçacıklar ve antiparçacıklar konusunda veya neyin vakum olduğu konusunda anlaşmazlıklar yaratacaktır. Bu anlaşmazlıklar, "her şeyin göreli" olduğu anlamına gelmez; çünkü bu farklı koordinat sistemlerinin tanımları arasında geçiş yapmamızı sağlayan iyi tanımlanmış denklemler vardır. İşte bunlara, Bogoliubov transformasyonları demekteyiz.

Bogoliubov transformasyonları sırasında gerçekten de parçacık ve antiparçacık çiftleri oluşturulabilir; fakat eleştirmenlere göre, bunların matematiksel altyapısı ile fiziksel gerçekliği arasındaki köprü oldukça muğlaktır.

Bilgi Paradoksu

Hawking Radyasyonu'nun sebep olduğu en tuhaf sonuçlardan birisi, kara deliğe giren bilgiyi tamamen siliyor olmasıdır. Bunu şöyle düşünün: Eğer bir karadeliğe 1 ton demir fırlatacak olsanız, diğer bir karadeliğeyse 1 ton pamuk fırlatacak olsanız, her iki kara deliğin de saçacağı radyasyon birebir aynı olacaktır. Ancak bu, Evren'in bildiğimiz kurallarını ihlâl etmektedir.

Tüm Reklamları Kapat

Kuantum mekaniğine göre, bir parçacığın Evren içerisinde kat ettiği yolun tamamını tespit edebilmemiz gerekmektedir. Dolayısıyla kara deliğin için 1 ton demir attığınızda, o demirin tam olarak nasıl parçalandığını tamı tamına takip edebilmeniz gerekir. Örneğin demirin dış katmanlarını kaplayan tekil atomların nasıl dağıldığını hesaplayabilmelisiniz. Kuantum mekaniği, Evren'deki tüm parçacıkların hesaplanabilir olduğunu ve dolayısıyla hiçbir zaman bilginin kaybolamayacağını öngörür.

Ancak bir kara deliğin içinde, bilgi kaybolabilir. Hawking Radyasyonu, kara deliklerin kütle kaybettiğini söylemektedir. Ama bu kütle kaybı ile kara deliğe fırlattığımız 1 ton demir arasındaki ilişki muğlaktır. Bu muğlaklık giderilmediği sürece, Evren'deki fiziğe yönelik algılarımızı tam olarak çerçevelendirmemiz mümkün olmayacaktır. Kara deliklerde bilgi paradoksuyla ilgili daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.

Sonuç

Sonuç olarak Hawking'in teorisi, kara delikler etrafında bükülen kıvrımlı uzay-zaman dokusunun, olay ufkuna yakın alanlardaki kuantum özelliklerinin karışımını nasıl bozabileceğini göstermektedir. Öyle ki kara delikler, bazı özellikleri etrafa saçarken, bazılarını bozulmadan koruyabilmektedir. İşte bu özellikler, "radyasyon" adını verdiğimiz ışımanın spesifik sıcaklıklarına benzemektedir ve kara deliklerin zaman içerisinde küçülmesine neden olmaktadır.

Bugün kara delikler buharlaşabileceklerinden daha hızlı büyüyor olsalar da, bu sonsuza kadar sürmeyecektir. Kara delik tarafından yutulabilecek hiçbir şey kalmadığında veya büyüme hızı Hawking radyasyonunun hızının altına düştüğünde, geriye kalan tek şey bozunmadır ve bu, son derece kalıcıdır.

Tüm Reklamları Kapat

Ama üzülmeyin! Kara delikler büyüdüklerinden daha hızlı buharlaşmaya başlamadan önce, önümüzdeki milyarlarca yıl boyunca büyümeye devam edecektir ve bir kez Hawking radyasyonu galip geldiğinde bile, yok olmadan önce inanılmaz uzun bir süreye sahip olacaklardır. Ancak yeteri kadar beklersek, Evren'deki en büyük kara delik bile buharlaşacaktır. Hawking radyasyonu, Evren'deki her kara deliğin kaçınılmaz kaderidir.

Her ne kadar Hawking radyasyonu bugüne kadar hiç gözlenememiş olsa da, Hawking'in matematiksel ispatı öylesine ikna edicidir ki, fizikçilerin neredeyse tamamı kara deliklerin bir çeşit ışıma yaptığı konusunda hemfikirdir. Yine de bu etkileşimi tam olarak haritalandırmak için, kuantum mekaniğinde kütleçekiminin rolüyle ilgili tamamlanmış bir teoriye ihtiyacımız var; ancak Hawking'in çıkarımları, böyle bir birleşik teorinin mümkün olabileceği konusunda umut vaadediyor. Çünkü eğer Hawking'in teorisi doğruysa, görelilik ile kuantum mekaniği en azından kara deliklerin etrafındaki fiziği açıklamak üzere bir araya gelebiliyor demektir. Ve eğer bu iki büyük teori kara deliklerin etrafında bir araya gelerek bize bir açıklama sunabiliyorsa, Evren'in başka nerelerinde bir araya gelerek, ne tür açıklamalar sunabilir dersiniz?

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
Evrim Ağacı Akademi: Kara Delikler Yazı Dizisi

Bu yazı, Kara Delikler yazı dizisinin 11. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Kara Delik Nedir? Kara Delik Nasıl Oluşur?" başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
84
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Bilim Budur! 29
  • Merak Uyandırıcı! 13
  • İnanılmaz 12
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 11
  • Tebrikler! 9
  • Muhteşem! 8
  • Korkutucu! 2
  • Güldürdü 1
  • Umut Verici! 1
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Türev İçerik Kaynağı: Science Alert | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 03/03/2024 12:00:47 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/10305

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Tüm Reklamları Kapat
Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Madde
Görüş
Toplumsal Cinsiyet
Uzay Görevleri
Argüman
Plastik
Element
Akademi
Boyut
Çeviri
Video
Ağız
Moleküler Biyoloji
Elektron
Uzaylı
Hasta
Diş Hekimi
Kertenkele
Anksiyete
Meteor
Normal Doğum
Beslenme Davranışı
Ateş
Hastalık
Fotoğraf
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün Türkiye'de bilime ve bilim okuryazarlığına neler katacaksın?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Youtube
OceanGate Faciasının Ses Kayıtları Yayınlandı!
OceanGate Faciasının Ses Kayıtları Yayınlandı!
Milyon Dolarlık Bahis: Yapay Zeka, Matematikte Liselileri Yenebilir mi?
Milyon Dolarlık Bahis: Yapay Zeka, Matematikte Liselileri Yenebilir mi?
Gerçek Bir Pokemon: Aksolot!
Gerçek Bir Pokemon: Aksolot!
"Domates Gribi" Hastalığı Neyin Nesi?
Bir Odaya Neden Girdiğinizi Neden Unutuyorsunuz?
Bir Odaya Neden Girdiğinizi Neden Unutuyorsunuz?
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
S. Alert, et al. Hawking Radyasyonu Nedir? Kara Delikler Zamanla Buharlaşıp Yok Oluyor Olabilir mi?. (28 Mart 2021). Alındığı Tarih: 3 Mart 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/10305
Alert, S., Özeren, D., Bakırcı, Ç. M. (2021, March 28). Hawking Radyasyonu Nedir? Kara Delikler Zamanla Buharlaşıp Yok Oluyor Olabilir mi?. Evrim Ağacı. Retrieved March 03, 2024. from https://evrimagaci.org/s/10305
S. Alert, et al. “Hawking Radyasyonu Nedir? Kara Delikler Zamanla Buharlaşıp Yok Oluyor Olabilir mi?.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, 28 Mar. 2021, https://evrimagaci.org/s/10305.
Alert, Science. Özeren, Duru. Bakırcı, Çağrı Mert. “Hawking Radyasyonu Nedir? Kara Delikler Zamanla Buharlaşıp Yok Oluyor Olabilir mi?.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, March 28, 2021. https://evrimagaci.org/s/10305.
ve seni takip ediyor
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close