Bức xạ Hawking

 Stephen Hawking được biết đến ngoài giới học thuật có lẽ là cuốn sách ông viết "Lược sử thời gian" quá thành công với khán giả đại chúng. Tôi đọc nó hồi năm một Đại Học nhưng chỉ hiểu lỏm bỏm một vài phần nhỏ. 

Một trong những công trình nổi tiếng của ông là giải thích sự mất dần khối lượng của Lỗ đen, hiện tượng này được đặt theo tên ông : Bức xạ Hawking.

Lỗ đen được hiểu là vật có mật độ vật chất vô cùng lớn đến mức trường trọng lực của nó sẽ hút mọi thứ, kể cả ánh sáng mà không thể thoát ra ngoài. Bao quanh lỗ đen là một ranh giới gọi là chân trời sự kiện. Nếu ánh sáng vượt qua ranh giới này thì sẽ bị hút vào lỗ đen và không thể thoát ra ngoài.

Hawking cho rằng vùng không gian bao quanh lỗ đen không phải không có gì mà có tồn tại Điện trường và Từ trường. Hai trường này dao động tạo ra các thăng giáng lượng tử. Tại đây các cặp hạt -phản hạt liên tục được sinh ra và tự triệt tiêu khi tương tác với nhau. Tuy nhiên ở ở rìa chân trời sự kiện, có thể một hạt trong cặp hạt ảo bị hút vào trong lỗ đen, hạt còn lại không còn đối tượng để tương tác sẽ biến thành sóng điện từ. Hạt bay vào lỗ đen mang năng lương âm, nó sẽ triệt tiêu với một hạt thật trong lỗ đen và làm giảm khối lượng (năng lượng) của lỗ đen.

Tại sao hạt bay vào lỗ đên luôn mang năng lượng âm?

Định luật bảo toàn năng lượng cho rằng, vũ trụ không tự sinh ra năng lượng. Do đó nếu cặp hạt ảo được sinh ra thì nếu hạt này có năng lượng dương thì hạt kia phải có năng lượng âm và ngược lại.

Cặp hạt ảo sinh ra có vướng víu lượng tử với nhau. Do đó khi hạt bên ngoài trở thành hạt thật (trở thành sóng điện từ, có năng lượng dương) thì hạt bên trong lỗ đen sẽ tự suy biến thành hạt có năng lượng âm để cân bằng.

Hawking mất vào ngày 14 tháng 3 năm 2018. Năm 2019 một số nhà khoa học Israel đã chứng minh được sự tồn tại của bức xạ Hawking bằng thí nghiệm trên chất truyền dẫn siêu lạnh. Tuy nhiên giải Nobel không được truy tặng, giải này sau đó được trao cho Penrose, một trong người bạn, đối tác cùng nghiên cứu về lỗ đen với Hawking. Ông cũng được an ủi phần nào.