باستخدام سلسلة من الذرات في ملف واحد لنمذجة أفق الحدث للثقب الأسود ، لاحظ الفيزيائيون ما يعادل ما نسميه إشعاع هوكينغ - الجسيمات التي ولدت من اضطراب التقلبات الكمومية التي تسببها فجوة الزمكان في الثقب الأسود.
هذا ، كما يقولون ، يمكن أن يساعد في حل التناقض بين إطارين لا يمكن التوفيق بينهما حاليًا لوصف الكون: النسبية العامة ، التي تصف سلوك الجاذبية كحقل مستمر يُعرف باسم الزمكان ، وميكانيكا الكم ، التي تصف سلوك الجسيمات المنفصلة. باستخدام احتمالات الرياضيات لإنشاء نظرية موحدة للجاذبية الكمية يمكن تطبيقها عالميًا ، يجب أن تجد هاتان النظريتان المتعارضتان طريقة للتوافق بطريقة ما.
هذا هو المكان الذي تلعب فيه الثقوب السوداء - ربما أغرب الأشياء وأكثرها تطرفًا في الكون. هذه الأجسام الضخمة كثيفة للغاية لدرجة أنه على مسافة معينة من مركز كتلة الثقب الأسود ، لا توجد سرعة كافية للهروب في الكون. حتى سرعة الضوء. هذه المسافة التي تعتمد على كتلة الثقب الأسود تسمى أفق الحدث. بمجرد أن يتجاوز كائن ما حدوده ، يمكننا فقط تخيل ما يحدث ، حيث لا يتم إرجاع أي شيء بمعلومات حيوية حول مصيره.
لكن في عام 1974 ، اقترح ستيفن هوكينج أن الانقطاعات في التقلبات الكمية التي يسببها أفق الحدث تؤدي إلى نوع من الإشعاع مشابه جدًا للإشعاع الحراري. إذا كان إشعاع هوكينغ موجودًا ، فهو أضعف من أن نكتشفه. قد لا نتمكن أبدًا من فصله عن صرير الكون. لكن يمكننا التحقق من خصائصه من خلال إنشاء نظائر للثقوب السوداء في ظروف المختبر.
تم القيام بذلك من قبل ، ولكن في دراسة نُشرت العام الماضي بقيادة لوتا ميرتنز من جامعة أمستردام في هولندا ، فعل الفيزيائيون شيئًا جديدًا. كانت سلسلة من الذرات أحادية البعد بمثابة مسار للإلكترونات "للقفز" من موقع إلى آخر. من خلال تغيير السهولة التي يمكن أن تحدث بها هذه القفزات ، يمكن أن يتسبب الفيزيائيون في اختفاء خصائص معينة ، مما يخلق بشكل فعال نوعًا من أفق الحدث الذي يتداخل مع الطبيعة الموجية للإلكترونات.
نتج عن تأثير أفق الحدث الخاطئ هذا ارتفاعًا في درجة الحرارة يلبي التوقعات النظرية لنظام مكافئ من الثقوب السوداء ، ولكن فقط عندما يمتد جزء من السلسلة إلى ما وراء أفق الحدث. قد يعني هذا أن تشابك الجسيمات التي تعبر أفق الحدث يلعب دورًا مهمًا في توليد إشعاع هوكينغ.
كان إشعاع هوكينغ المحاكي حراريًا فقط لمجموعة معينة من السعات العالية ، وفي عمليات المحاكاة التي بدأت بمحاكاة نوع معين من الزمكان كان يُفترض أنه "مسطح". يشير هذا إلى أن إشعاع هوكينغ يمكن أن يكون حراريًا فقط في مواقف معينة عندما يكون هناك تغيير في انحناء الزمكان تحت تأثير الجاذبية.
ليس من الواضح ما الذي يعنيه هذا بالنسبة للجاذبية الكمومية ، لكن النموذج يقدم طريقة لدراسة ظهور إشعاع هوكينغ في وسط لا يتأثر بالديناميات البرية لتكوين الثقب الأسود. ولأنه بسيط للغاية ، يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من الإعدادات التجريبية ، كما يقول الباحثون.
يوضح الفيزيائيون في مقالتهم: "يمكن أن يفتح هذا فرصًا لدراسة الجوانب الأساسية لميكانيكا الكم ، بالإضافة إلى الجاذبية والزمكان المشوه في ظروف مختلفة من المادة المكثفة".
مثير للاهتمام أيضًا: