Eksperimen laboratorium tampaknya memvalidasi ide tentang lubang hitam yang diajukan oleh fisikawan teoretis Stephen Hawking . Selain itu, gagasan lubang hitam memancarkan energi yang disebut radiasi Hawking dari waktu ke waktu dan secara bertahap menyusut tampaknya berlawanan dengan intuisi. Bagaimana mungkin itu benar? Kita semua pernah mendengar bahwa tidak ada yang bisa lepas dari tarikan gravitasi lubang hitam. Bahkan tidak ringan!
Mari mundur sejenak dan pelajari apa itu lubang hitam. Mereka bukanlah apa-apa. Agar teori kuantum benar, ketiadaan yang nyata bukanlah apa-apa. Seperti bibi saya suka mengatakan, "Itu selalu sesuatu." Meskipun saya tidak berpikir dia berbicara tentang lubang hitam.
Jadi apakah lubang hitam itu? Itu yang tersisa setelah bintang masif mati. Bintang memiliki massa yang sangat besar, artinya mereka juga menggunakan tarikan gravitasi yang kuat. Saat sebuah bintang aktif, reaksi fusi di intinya seimbang dengan tarikan gravitasi dari massanya dan bintang tersebut mempertahankan bentuknya. Namun seiring waktu, bahan bakar untuk reaksi fusi mulai langka, dan gravitasi mulai memenangkan tarik-menarik.
Akibatnya, bintang menjadi lebih kecil dan lebih padat. Itu mulai menarik lebih banyak materi ke dalam menuju inti. Inti memanas saat ini terjadi. Akhirnya, Anda mendapatkan cukup energi untuk sebuah ledakan - bintang itu menjadi supernova . Bintang melemparkan energi dan materi ke luar dengan kekuatan yang sangat besar, tetapi inti yang dihabiskan tetap ada, masif dan padat.
Itu menghabiskan inti warps ruang-waktu, tenggelam ke dalamnya. Ini seperti meletakkan bola bowling yang berat di atas trampolin. Berat bola merusak trampolin, membuatnya menukik ke bawah. Lubang hitam melakukan hal yang sama dengan ruang-waktu, hanya saja mereka melakukannya di lebih dari dua dimensi.
Di sekitar pembukaan lubang adalah cakrawala peristiwa. Setelah Anda melewati garis ini , Anda termasuk dalam lubang hitam. Itu berlaku bahkan untuk cahaya itu sendiri. Tetapi jika itu benar, bagaimana lubang hitam bisa memancarkan energi? Bagaimana mungkin Stephen Hawking benar?
Teori kuantum memberi tahu kita bahwa bahkan di dalam lubang hitam akan ada medan energi yang berfluktuasi. Fluktuasi menghasilkan pasangan foton. Lebih sering daripada tidak, foton saling menghancurkan, seperti anggota boy band yang akhirnya bosan dengan tur.
Namun terkadang satu foton akan muncul di tepi dalam cakrawala peristiwa sementara yang lainnya berada di tepi luar. Foton terdalam akan hancur dan ditarik ke dalam lubang hitam. Foton yang baru bercerai di tepi luar memperbesar ke luar angkasa. Ini adalah radiasi Hawking. Anda dapat mendengarkan Neil deGrasse Tyson menjelaskan radiasi Hawking dan lubang hitam yang menghilang dalam video ini:
Menurut hipotesis Hawking, foton yang jatuh ke lubang hitam justru membuatnya menyusut sedikit demi sedikit karena memiliki energi negatif. Dan Hawking juga mengusulkan bahwa lubang hitam menghancurkan informasi , sesuatu yang berhadapan dengan gagasan bahwa jumlah total informasi di alam semesta adalah konstan.
Dan sekarang, akhirnya, kita sampai pada percobaan. Fisikawan eksperimental Jeff Steinhauer mensimulasikan lubang hitam di lab dan mengamati apa yang tampak seperti emisi radiasi Hawking. Dia menciptakan lubang hitam akustik menggunakan atom ultra dingin yang menciptakan partikel suara virtual yang disebut fonon. Sama seperti lubang hitam asli yang menciptakan foton virtual yang terkadang menjadi nyata, lubang hitam yang disimulasikan menciptakan paket suara.
Ketika lubang hitam yang disimulasikan membuat sepasang fonon sungguhan, salah satunya ditangkap oleh wilayah supersonik dan terjebak. Ini mirip dengan foton yang ditelan oleh lubang hitam asli, menghilangkan lubang hitam dalam prosesnya.
Eksperimen laboratorium bukanlah bukti konklusif bahwa Hawking benar. Beberapa fisikawan berpikir bahwa menyamakan lubang hitam buatan dengan lubang hitam astronomi adalah lompatan yang terlalu besar. Mungkin apa yang berlaku untuk yang satu tidak berlaku untuk yang lain. Dan fluktuasi yang ditimbulkan oleh Steinhauer mungkin hanya menyerupai fluktuasi yang ditemukan di ruang hampa, yang berarti hasilnya bisa menyesatkan.
Para ilmuwan perlu meniru eksperimen Steiner untuk memastikan bahwa hasilnya valid. Meski begitu, mungkin perlu beberapa saat sebelum komunitas ilmiah secara luas siap untuk mempertimbangkan hasil sebagai dukungan untuk prediksi Stephen Hawking di tahun 1970-an. Tapi mungkin saja kita selangkah lebih dekat ke pemahaman yang lebih lengkap tentang lubang hitam misterius.
