מהו חור שחור קולי? עוז

חורים שחורים , או למעשה בכדי למנוע בלבול, אם נשתמש במינוח חורים שחורים כבידתיים (חורים שחורים "רגילים"), מוגדרים כעיקרון כגופים שאינם פולטים אנרגיה, ובולעים כל אנרגיה, לרבות אור, העוברת את אופק האירועים . על-פי השערה של פרופ' סטיבן הוקינג (steven hawking) עליהם בכל זאת לפלוט אנרגיה בצורת קרינה. קרינה זו קרויה על שמו – קרינת הוקינג (נקראית לעיתים קרינת הוקינג-בקנשטיין). הוקינג הגה את הרעיון שפורסם ב-1974 בהתבסס על עבודתו של פרופ' יעקב בקנשטיין (Jacob Bekenstein) מהאוניברסיטה העברית בירושלים. קרינה מסוג זה עדיין לא נמדדה.

חור שחור קולי משמעו איזור בו גלי קול נבלעים,בהקבלה לגלי אור הנבלעים בחור שחור כבידתי, אם כי אין מדובר באנלוגיה זהה לחלוטין להגדרתו ה"רגילה" של חור שחור. החור השחור הקולי הינו ניסוי מחשבתי והמצאה מעבדתית. היום קיימת תובנה כי יצירת חור שחור קולי תאפשר לדעת עוד על חורים שחורים כבידתיים, כיוון שהתיאור המתימטתי של גלי קול המתקדמים בנוזל דומה לזה המתאר אור בשדה כבידה.

הרעיון נהגה תיאורטית בשנת 1981 על-ידי פרופ' וויליאם אונרו (William Unruh). תלמיד המחקר אורן להב (Oren Lahav) מקבוצתו של ד"ר ג'ף סטיינהאור (Jeff Steinhauer) מהטכניון ועמיתיהם (גילוי נאות: הח.מ. מכיר את ראש הקבוצה) הינם הראשונים שהצליחו ליצור חור שכזה בפועל, כפי שפורסם לאחרונה (יוני 2009), בעזרת יצירה של מה שקרוי בשפה המדעית עיבוי בוז-אינשטיין (באורח מפושט - תצורה של מעין ענן מלאכותי מזערי של אטומים כמעט חסרי תנועה בטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט) בעל מפל צפיפויות הפוך, אשר גלי קול הפוגעים בו אינם נפלטים החוצה. אגב עיבוי בוז-איינשטיין נקרא לעיתים מצב הצבירה החמישי של החומר.

למעשה הם יצרו שני עננים סמוכים מאוד זה לזה, כאשר ברווח ביניהם אטומים יכלו לנוע ללא הפרעה במהירות הגבוהה מהותית ממהירות הקול באוויר, ועל-כן גלי קול לא יעברו את איזור מסויים, "אופק האירועים".

אחד מהשימושים האפשריים לניסוי הינו לנסות למצוא סימוכין לקיומה של קרינת הוקינג בעזרת אנלוגיה זו – אם אנרגיה בורחת מהחור השחור הקולי, ניתן לראות זאת כהקבלת מה לקרינת הוקינג מחור שחור "רגיל" (כבידתי).

מי יודע, ייתכן וניסוי זה אם יתממש בתצורתו המלאה, יסלול את הדרך לפרס נובל להוקינג, אולי אף לאונרו, ובהחלט מקום של כבוד למדענים הישראלים.

מאת: ד"ר לירן שמשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.