Нов вид аналог на черна дупка може да ни каже нещо или две за неуловимото лъчение, теоретично излъчвано от истинската.
Използвайки верига от атоми в единична редица, за да симулира хоризонта на събитията на черна дупка, екип от физици е наблюдавал еквивалента на това, което наричаме радиация на Хокинг – частици, родени от смущения в квантовите флуктуации, причинени от прекъсването на пространство-времето на дупката.
Това, казват те, може да помогне за разрешаване на напрежението между две понастоящем несъвместими рамки за описание на Вселената: общата теория на относителността, която описва поведението на гравитацията като непрекъснато поле, известно като пространство-време; и квантовата механика, която описва поведението на дискретни частици, използвайки математиката на вероятностите.
За единна теория за квантовата гравитация, която може да се прилага универсално, тези две несмесими теории трябва да намерят начин някак си да се разбират.
Тук се появяват черните дупки – вероятно най-странните, най-екстремните обекти във Вселената. Тези масивни обекти са толкова невероятно плътни, че в рамките на определено разстояние от центъра на масата на черната дупка никоя скорост във Вселената не е достатъчна за бягство. Нито скоростта на светлината.
Това разстояние, вариращо в зависимост от масата на черната дупка, се нарича хоризонт на събитията. След като даден обект пресече границата му, можем само да си представим какво се случва, тъй като нищо не се връща с жизненоважна информация за неговата съдба. Но през 1974 г. Стивън Хокинг предложи, че прекъсванията на квантовите флуктуации, причинени от хоризонта на събитията, водят до вид радиация, много подобна на топлинната радиация.
Ако тази радиация на Хокинг съществува, тя е твърде слаба, за да я открием все още. Възможно е никога да не я отсеем от хаотичния шум на Вселената. Но можем да изследваме нейните свойства, като създадем аналози на черна дупка в лабораторни условия.
Това е правено и преди, но сега екип, ръководен от Лоте Мертенс от университета в Амстердам в Холандия, направи нещо ново.
Едномерната верига от атоми служи като пътека за електроните да "скачат" от една позиция в друга. Чрез настройване на лекотата, с която може да се случи това подскачане, физиците биха могли да накарат определени свойства да изчезнат, ефективно създавайки един вид хоризонт на събитията, който пречи на вълнообразната природа на електроните.
Ефектът от този фалшив хоризонт на събитията доведе до повишаване на температурата, което съвпадна с теоретичните очаквания за еквивалентна система с черна дупка, каза екипът, но само когато част от веригата се простира отвъд хоризонта на събитията.
Това може да означава, че заплитането на частици, които пресичат хоризонта на събитията, е инструмент за генериране на радиация на Хокинг.
Симулираното лъчение на Хокинг било топлинно само за определен диапазон от амплитуди на скокове и при симулации, които започвали с имитиране на вид пространство-време, считано за "плоско". Това предполага, че радиацията на Хокинг може да бъде топлинна само в рамките на редица ситуации и когато има промяна в деформацията на пространство-времето поради гравитацията.
Не е ясно какво означава това за квантовата гравитация, но моделът предлага начин за изследване на появата на радиация на Хокинг в среда, която не се влияе от дивата динамика на образуването на черна дупка. И тъй като е толкова прост, може да се използва в широк спектър от експериментални настройки, казаха изследователите.
"Това може да отвори място за изследване на фундаментални квантово-механични аспекти, заедно с гравитацията и изкривените пространство-времена в различни настройки на кондензирана материя", пишат изследователите.
Изследването е публикувано в Physical Review Research.
