Utilizzando una catena di atomi in un singolo file per modellare l'orizzonte degli eventi di un buco nero, i fisici hanno osservato l'equivalente di ciò che chiamiamo Radiazioni di Hawking – particelle nate dalla perturbazione delle fluttuazioni quantistiche causate dal gap spazio-temporale di un buco nero.
Questo, dicono, potrebbe aiutare a risolvere la contraddizione tra due strutture attualmente inconciliabili per descrivere l'universo: la relatività generale, che descrive il comportamento della gravità come un campo continuo noto come spazio-tempo, e la meccanica quantistica, che descrive il comportamento delle particelle discrete. utilizzando le probabilità matematiche Per creare una teoria unificata della gravità quantistica che possa essere applicata universalmente, queste due teorie incompatibili devono trovare un modo per andare d'accordo.
È qui che entrano in gioco i buchi neri, forse gli oggetti più strani ed estremi dell'universo. Questi oggetti massicci sono così incredibilmente densi che a una certa distanza dal centro di massa del buco nero, nessuna velocità nell'universo è sufficiente per la fuga. Anche alla velocità della luce. Questa distanza, che dipende dalla massa del buco nero, è chiamata orizzonte degli eventi. Una volta che un oggetto attraversa il suo confine, possiamo solo immaginare cosa succede, poiché non viene restituito nulla con informazioni vitali sul suo destino.
Ma nel 1974, Stephen Hawking suggerì che le interruzioni nelle fluttuazioni quantistiche causate dall'orizzonte degli eventi portassero a un tipo di radiazione molto simile alla radiazione termica. Se questa radiazione di Hawking esiste, è troppo debole per essere rilevata. Potremmo non essere mai in grado di separarlo dalla statica sibilante dell'universo. Ma possiamo indagare sulle sue proprietà creando analoghi di buchi neri in condizioni di laboratorio.
Questo è già stato fatto prima, ma in uno studio pubblicato lo scorso anno condotto da Lotta Mertens dell'Università di Amsterdam nei Paesi Bassi, i fisici hanno fatto qualcosa di nuovo. Una catena unidimensionale di atomi fungeva da percorso per gli elettroni per "saltare" da una posizione all'altra. Modificando la facilità con cui potrebbero verificarsi questi salti, i fisici potrebbero far scomparire alcune proprietà, creando di fatto una sorta di orizzonte degli eventi che interferisce con la natura ondulatoria degli elettroni.
L'effetto di questo falso orizzonte degli eventi ha prodotto un aumento della temperatura che ha soddisfatto le aspettative teoriche di un sistema equivalente di buchi neri, ma solo quando parte della catena si estendeva oltre l'orizzonte degli eventi. Ciò potrebbe significare che l'entanglement di particelle che attraversano l'orizzonte degli eventi gioca un ruolo importante nella generazione della radiazione di Hawking.
La radiazione di Hawking simulata era solo termica per un certo intervallo di ampiezze dei picchi e nelle simulazioni che iniziavano simulando un certo tipo di spaziotempo che si presumeva fosse "piatto". Ciò indica che la radiazione di Hawking può essere termica solo in determinate situazioni quando c'è un cambiamento nella curvatura dello spazio-tempo sotto l'influenza della gravità.
Non è chiaro cosa questo significhi per la gravità quantistica, ma il modello offre un modo per studiare l'aspetto della radiazione di Hawking in un mezzo che non è influenzato dalle dinamiche selvagge della formazione dei buchi neri. E poiché è così semplice, può essere utilizzato in una vasta gamma di contesti sperimentali, affermano i ricercatori.
"Questo può aprire opportunità per studiare gli aspetti fondamentali della meccanica quantistica, così come la gravità e lo spazio-tempo deformato in varie condizioni di materia condensata", spiegano i fisici nel loro articolo.
Interessante anche:
- I sei comandamenti dell'intelligenza artificiale
- 10 scoperte che danno ragione a Einstein sull'universo E 1, che nega