Wirtualni złodzieje kradną realną energię

Kwantowy świat jest pełen zjawisk umykających tzw. zdrowemu rozsądkowi. Jednym z nich są pary cząstek i antycząstek pojawiające się znikąd tylko po to, żeby za chwilę znów przepaść w niebycie. Fizycy nazywali te cząstki wirtualnymi – tak szybko powstają i znikają, że nie wchodzą w interakcje ze światem rzeczywistym.

Cząstki takie energię potrzebną im do powstania w pewnym sensie pożyczają od przestrzeni, w której się znajdują. Oddają dług niemal natychmiast i trudno stwierdzić w otoczeniu jakąkolwiek zmianę. Co się jednak stanie, jeśli go nie zwrócą? W 1951 r. Julian Schwinger wykazał, że odpowiednio silne pole elektryczne może oddziaływać na parę wirtualnych cząstek w taki sposób, że ich ścieżki rozejdą się na zawsze: a wtedy cząstki nie będą już wirtualne, ale całkiem rzeczywiste. I ukradną energię z pola energetycznego.

Nowe obliczenia przeprowadzone przez zespół Michaela Wondraka z Radboud University w Nijmegen w Holandii, pokazują, że efekt opisany przez Schwingera dotyczy nie tylko pola elektrycznego, ale również grawitacyjnego.

W uproszczeniu: w pobliżu dużej masy siły pływowe będą różnie oddziaływały na każdą z dwóch cząstek, ponieważ będą one znajdowały się w różnej odległości od źródła pola grawitacyjnego (nawet jeśli będzie to minimalna różnica). Odpowiednio silne oddziaływanie sprawi, że ich drogi rozejdą się na zawsze.

Czarna dziura to często pierwsza rzecz, jaka przychodzi do głowy, gdy myślimy o silnym polu grawitacyjnym. W końcu te monstra są w stanie rozrywać gwiazdy swoimi siłami pływowymi! Czy mają zatem również wpływ na kwantowy świat wirtualnych cząstek? Efekt ten badał Stephen Hawking.

Na granicy horyzontu zdarzeń, czyli tej, spoza której nic, nawet światło, nie może się wydostać, powstanie pary wirtualnych cząstek może sprawić, że jedna cząstka znajdzie się przed a druga za horyzontem. To znaczy, że jedna pożyczy energię od czarnej dziury i nigdy jej nie odda. Hawking postulował, że w ten sposób czarne dziury mogą tracić na wadze, aż w końcu nawet rozpływać się w niebyt.

Wondrak z kolegami wskazują, że efekt ten jest dużo ogólniejszy i nie musi zachodzić wyłącznie na samym horyzoncie zdarzeń. Powoływać takie cząstki do istnienia mogą prawdopodobnie nie tylko czarne dziury, ale również inne masywne obiekty, np. gwiazdy neutronowe.

To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Jeśli z niej korzystasz, powołaj się na źródło, czyli na www.projektpulsar.pl. Dziękujemy.