Ученые создали черную дыру в лаборатории, а потом она начала светиться

 

Моделирование искривленной и вращающейся черной дыры.(Фото: sciencealert.com)

Аналог черной дыры нового типа может рассказать нам кое-что о неуловимом излучении, теоретически испускаемом реальной вещью.

Используя цепочку атомов в одном ряду для имитации горизонта событий черной дыры, группа физиков наблюдала эквивалент того, что мы называем излучением Хокинга — частицы, рожденные в результате возмущений квантовых флуктуаций, вызванных разрывом черной дыры в пространстве-времени. .

По их словам, это могло бы помочь устранить противоречие между двумя в настоящее время непримиримыми концепциями описания Вселенной: общей теорией относительности, которая описывает поведение гравитации как непрерывного поля, известного как пространство-время; и квантовая механика, описывающая поведение дискретных частиц с помощью математики вероятности.

Для единой теории квантовой гравитации, которую можно применять повсеместно, эти две несмешивающиеся теории должны найти способ как-то ужиться.

Именно здесь на сцену выходят черные дыры — возможно, самые странные и экстремальные объекты во Вселенной. Эти массивные объекты настолько невероятно плотны, что на определенном расстоянии от центра масс черной дыры никакая скорость во Вселенной не достаточна для побега. Даже не скорость света.

Это расстояние, меняющееся в зависимости от массы черной дыры, называется горизонтом событий. Как только объект пересекает свою границу, мы можем только догадываться, что происходит, поскольку ничего не возвращается с жизненно важной информацией о его судьбе. Но в 1974 году Стивен Хокинг предположил, что прерывания квантовых флуктуаций, вызванные горизонтом событий, приводят к типу излучения, очень похожего на тепловое излучение.

Если это излучение Хокинга существует, оно слишком слабое, чтобы мы могли его обнаружить. Возможно, мы никогда не отсеем его от шипящей статики Вселенной. Но мы можем исследовать его свойства, создавая аналоги черной дыры в лабораторных условиях.

Это уже делалось раньше, но теперь команда под руководством Лотте Мертенс из Амстердамского университета в Нидерландах сделала что-то новое.

Одномерная цепочка атомов служила для электронов путем «прыжков» из одного положения в другое. Настраивая легкость, с которой может происходить этот прыжок, физики могли заставить исчезнуть определенные свойства, фактически создав своего рода горизонт событий, который мешал волнообразной природе электронов.

Команда заявила, что эффект этого фальшивого горизонта событий привел к повышению температуры, которое соответствовало теоретическим ожиданиям эквивалентной системы черных дыр, но только тогда, когда часть цепи вышла за горизонт событий.

Это может означать, что запутанность частиц, которые пересекают горизонт событий, играет важную роль в генерации излучения Хокинга.

Моделируемое излучение Хокинга было тепловым только для определенного диапазона амплитуд прыжков и при моделировании, которое начиналось с имитации пространства-времени, которое считалось «плоским». Это говорит о том, что излучение Хокинга может быть тепловым только в ряде ситуаций и когда происходит изменение искривления пространства-времени из-за гравитации.

Неясно, что это означает для квантовой гравитации, но модель предлагает способ изучения появления излучения Хокинга в среде, на которую не влияет дикая динамика формирования черной дыры. По словам исследователей, поскольку это так просто, его можно использовать в самых разных экспериментальных установках.

«Это может открыть возможности для изучения фундаментальных аспектов квантовой механики наряду с гравитацией и искривленным пространством-временем в различных условиях конденсированного состояния», — пишут исследователи.

Источник