O que é radiação Hawking?

Um dos grandes legados do grande físico Stephen Hawking leva seu nome: radiação Hawking. Em suma, é um meio pelo qual buracos negros podemos evaporar.

Hawking publicou o artigo descrevendo a modelo em 1974, na revista Natureza. A obra é revolucionária porque descreve o fenômeno ao unir a Relatividade Geral à Mecânica Quântica.

A relatividade geral, que descreve o macrocosmo, e a mecânica quântica, que descreve o microcosmo, são incompatíveis. Em certos pontos, porém, eles podem se aglutinar, como é o caso da radiação Hawking.

Nem sempre tão preto

“Os efeitos gravitacionais quânticos são geralmente ignorados nos cálculos para a formação e evolução dos buracos negros”, Hawking apresenta em seu resumo. Artigo seu ponto principal.

Os buracos negros têm esse nome porque, a princípio, nada pode escapar deles. No entanto, o que Stephen Hawking percebeu é que eles não são tão negros.

Por enquanto, entretanto, embora seu trabalho seja tão convincente em teoria, isto é, matematicamente, nunca provamos experimentalmente que os buracos negros evaporam, por falta de observações diretas.

E essa é uma das razões pelas quais Stephen Hawking nunca ganhou um Prêmio Nobel. Os vencedores do Prêmio Nobel precisam de confirmação teórica. Stephen Hawking, no entanto, trabalhou com buracos negros e cosmologia, áreas onde os experimentos são difíceis.

Stephen Hawking, da Universidade de Cambridge.

Se alguma vez fosse provado, o falecido Hawking talvez pudesse ganhar um Nobel póstumo. Mas esse não é o ponto principal. Na verdade, isso mostraria a compatibilidade da relatividade com a física quântica. Além disso, saberíamos que os buracos negros não são tão negros.

Radiação Hawking: como um buraco negro evapora?

Um buraco negro consome matéria. E por que isso importa? E energia, o que acontece? Um buraco negro violava algumas leis da termodinâmica e algumas coisas não faziam muito sentido. Alguém precisava consertar.

Na física, existe algo que chamamos de flutuações quânticas. É um efeito um tanto fantasmagórico, e acaba gerando, em novos processos, alguns efeitos mais estranhos.

As flutuações quânticas podem criar pares de partículas virtuais. Ou seja, partículas que existem, mas não existem realmente. Eles existem, mas são aniquilados tão rápido que não somos capazes de observar diretamente.

É um par formado por uma partícula e uma antipartícula. Em outras palavras, é matéria e antimatéria. O conceito de que matéria e antimatéria aniquilam, formando energia quando colidem, é famoso, e você já ouviu falar disso.

Um buraco negro. (Imagem: Alain r / Wikimedia Commons).

Este processo é extremamente rápido e não podemos realizá-lo. E é aqui que entra o “salto do gato”. Quando ocorre uma flutuação quântica, duas partículas virtuais são criadas, correto?

A gravidade de um buraco negro é extremamente alta e atrai uma das partículas. O segundo escapa e acaba se tornando uma partícula real. É liberado daquele que foi engolido.

Mas nada é criado no universo, certo? Portanto, existem essas partículas que alcançam sua liberdade. O fato é que eles não desapareceram. Já que não vemos seu parceiro, um observador externo o veria liberando radiação térmica.

Um buraco negro pode, ao longo de bilhões de anos, evaporar completamente através da radiação Hawking. Resta saber se a observação experimental será ou não possível um dia.

Com informações de Alerta de ciência, e Revista Pesquisa Fapesp mim Hawking, Nature (1974).

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