Ved at bruge en kæde af atomer i en enkelt fil til at modellere begivenhedshorisonten for et sort hul, observerede fysikere, hvad der svarer til det, vi kalder Hawking-stråling - partikler født fra forstyrrelse af kvantefluktuationer forårsaget af rum-tidsgabet i et sort hul.
Dette, siger de, kunne hjælpe med at løse modsætningen mellem to aktuelt uforenelige rammer til at beskrive universet: generel relativitet, som beskriver tyngdekraftens adfærd som et kontinuerligt felt kendt som rum-tid, og kvantemekanik, som beskriver adskilte partiklers adfærd. ved hjælp af matematiske sandsynligheder For at skabe en samlet teori om kvantetyngdekraft, der kunne anvendes universelt, skal disse to uforenelige teorier finde en måde at komme sammen på.
Det er her, sorte huller kommer i spil – måske de mærkeligste, mest ekstreme objekter i universet. Disse massive objekter er så utrolig tætte, at i en vis afstand fra det sorte huls massecenter er ingen hastighed i universet tilstrækkelig til at undslippe. Selv lysets hastighed. Denne afstand, som afhænger af massen af det sorte hul, kaldes begivenhedshorisont. Når først et objekt krydser sin grænse, kan vi kun forestille os, hvad der sker, da intet returneres med vital information om dets skæbne.
Men i 1974 foreslog Stephen Hawking, at afbrydelser i kvanteudsving forårsaget af begivenhedshorisonten fører til en type stråling, der ligner termisk stråling. Hvis denne Hawking-stråling eksisterer, er den for svag til at vi kan opdage. Vi vil måske aldrig være i stand til at adskille det fra universets susende statiske. Men vi kan undersøge dets egenskaber ved at skabe analoger af sorte huller under laboratorieforhold.
Det er blevet gjort før, men i en undersøgelse offentliggjort sidste år ledet af Lotta Mertens fra University of Amsterdam i Holland, gjorde fysikere noget nyt. En endimensionel kæde af atomer tjente som en vej for elektroner til at "springe" fra en position til en anden. Ved at ændre den lethed, hvormed disse spring kunne forekomme, kunne fysikere få visse egenskaber til at forsvinde, hvilket effektivt skaber en slags begivenhedshorisont, der interfererede med elektronernes bølgelignende natur.
Effekten af denne falske begivenhedshorisont frembragte en temperaturstigning, der opfyldte de teoretiske forventninger til et tilsvarende system af sorte huller, men kun når en del af kæden strakte sig ud over begivenhedshorisonten. Dette kan betyde, at sammenfiltringen af partikler, der krydser begivenhedshorisonten, spiller en vigtig rolle i genereringen af Hawking-stråling.
Den simulerede Hawking-stråling var kun termisk for et vist område af spidsamplituder og i simuleringer, der begyndte med at simulere en bestemt type rumtid, der blev antaget at være "flad". Dette indikerer, at Hawking-stråling kun kan være termisk i visse situationer, når der er en ændring i krumningen af rum-tid under påvirkning af tyngdekraften.
Det er ikke klart, hvad dette betyder for kvantetyngdekraften, men modellen tilbyder en måde at studere udseendet af Hawking-stråling i et medium, der ikke er påvirket af den vilde dynamik i dannelsen af sorte hul. Og fordi det er så enkelt, kan det bruges i en lang række eksperimentelle omgivelser, siger forskerne.
"Dette kan åbne op for muligheder for at studere fundamentale kvantemekaniske aspekter, såvel som tyngdekraft og fordrejet rumtid under forskellige forhold af kondenseret stof," forklarer fysikerne i deres artikel.
Også interessant:
- Seks bud om kunstig intelligens
- 10 opdagelser, der beviser, at Einstein har ret om universet. Og 1, som benægter