ساخت سیاهچاله از نور: رویای علمی تخیلی یا غیرممکن؟
طبق یه تحقیق جدید، قوانین فیزیک کوانتومی اجازه نمی دن یه سیاهچاله ای از نور خالص درست بشه. سیاهچاله ها معمولا از ماده تشکیل میشن، مثلا وقتی هسته یه ستاره پیر منفجر میشه. ولی طبق نظریه نسبیت عام انیشتین، میشه فقط با انرژی متراکم هم سیاهچاله درست کرد.
حالا یه همچین سیاهچاله ای که از نور یا همون انرژی الکترومغناطیسی درست شده باشه رو «کوگلبلیتز» میگن. سالهاست که فیزیکدانا در موردش حرف میزنن ولی به نظر میرسه که ساختنش غیرممکنه.
تحقیقات اخیر نشون میده که هیچ منبعی، چه طبیعی و چه مصنوعی، توی دنیای فعلی نمیتونه به اندازه کافی نور رو متراکم کنه تا یه کوگلبلیتز درست کنه. اینطور که پیداست، فعلا قید یه همچین سیاهچاله ای رو باید بزنیم!
تو دنیای علمی-تخیلی، اخیرا نویسنده‌ها سراغ یه چیز عجیب و غریب به اسم «کوگلبلیتز» رفتن. اگه سریال «آکادمی آمبرلا» رو دیده باشی شاید اسمش رو شنیده باشی. تو فصل ۳ این سریال، یه کوگلبلیتز یه عالمه جا رو نابود میکنه.
تو فیزیک نسبیت عام، جاذبه به خاطر خم شدن زمان-فضا توسط جرم به‌وجود میاد. اگه تو یه ناحیه‌ای خیلی خیلی زیاد جرم جمع بشه، زمان-فضا انقدر خم میشه که یه نقطه‌ای درست میشه که دیگه هیچ‌چی حتی نور هم نمیتونه ازش فرار کنه، این همون سیاهچاله معروفه. اما تو نسبیت عام، جرم و انرژی با هم معادلن. این یعنی انرژی هم می‌تونه باعث خم شدن زمان-فضا بشه، پس یه ایده عجیب به وجود میاد که شاید بشه یه سیاهچاله بدون هیچ جرئی درست کرد.
این ایده به قول خوان گارسیا-بلیدو، فیزیکدان نظری، یه «فکر خیلی جالب» هست، مخصوصا اگه بخوایم همچین چیزی رو تو آزمایشگاه درست کنیم. دانشمندا قبلا فکر می‌کردن شاید لیزرهای خیلی قوی تو آینده بتونن تو آزمایشگاه یه سیاهچاله درست کنن، حتی پیشنهاد کردن که از یه کوگلبلیتز برای تامین سوخت یه سفینه فضایی استفاده شه.
اما حیف که طبق محاسبات، هر تلاشی برای ساختن کوگلبلیتز با شکست روبرو میشه. به خاطر یه اثر کوانتومی که وقتی انرژی الکترومغناطیسی خیلی زیاد متمرکز میشه رخ میده. طبق تئوری الکترودینامیک کوانتومی که کاملا اثبات شده، وقتی نور به اون شدت زیاد برسه، جفت ذره و پادذره شروع می‌کنن به شکل گرفتن. این ذره‌ها همون الکترون و همتای پادذره‌شون که بار مثبت داره (پوزیترون) هستن، از اون ناحیه فرار می‌کنن و با خودشون انرژی می‌برن. این فرار مانع از این میشه که انرژی به اندازه‌ای برسه که یه سیاهچاله درست کنه.
این تیم تحقیقاتی محاسبه کردن که برای ساختن یه کوگلبلیتز تو آزمایشگاه به شدت نوری بیشتر از ۵۰ بار ۱۰ به توان ۵۰ (یه یک با ۵۰ تا صفر پشتش!) نیاز داریم. حتی تو طبیعت، درخشان‌ترین اختروش‌ها (هسته‌های درخشان کهکشون‌های فعال) هم به شدت کم‌نور هستن.
این نتیجه‌گیری در مورد کوگلبلیتز تو یه محدوده خیلی وسیعی از اندازه‌ها صدق میکنه. یعنی هم برای کوگلبلیتزهای خیلی خیلی ریز به اندازه یه صدم تریلیونوم نانومتر و هم برای کوگلبلیتزهای به بزرگی ۱۰۰ میلیون متر رد میشه. حتی به گفته مارتین-مارتینز، خارج از این محدوده هم احتمال اینکه یه کوگلبلیتز به وجود بیاد خیلی کم هست.
با این حال، گارسیا-بلیدو به یه راه فرار احتمالی اشاره میکنه: «احتمال اینکه همچین چیزی تو اوایل شکل‌گیری جهان رخ داده باشه خیلی بیشتره.»
بعد از بیگ بنگ، جهان به سرعت زیادی در حال گسترش بوده که بهش تورم (inflation) میگن. این تورم شاید باعث ایجاد نوسان‌هایی تو خمیدگی زمان-فضا شده باشه که بتونه نور رو به چیزی شبیه یه سیاهچاله اولیه (primordial black hole) فرو بریزه. پس در حالی که نور به تنهایی نمیتونه با گرانش خودش سیاهچاله درست کنه، این خمیدگی از پیش موجود می‌تونسته به چیزی شبیه یه کوگلبلیتز اجازه بده به وجود بیاد.
