Ved å bruke en kjede av atomer i en enkelt fil for å modellere hendelseshorisonten til et svart hull, observerte fysikere tilsvarende det vi kaller Hawking-stråling - partikler født fra forstyrrelse av kvantesvingninger forårsaket av rom-tidsgapet til et sort hull.
Dette, sier de, kan bidra til å løse motsetningen mellom to for tiden uforenlige rammer for å beskrive universet: generell relativitet, som beskriver tyngdekraftens oppførsel som et kontinuerlig felt kjent som rom-tid, og kvantemekanikk, som beskriver oppførselen til diskrete partikler. ved å bruke matematiske sannsynligheter For å skape en enhetlig teori om kvantetyngdekraft som kan brukes universelt, må disse to inkompatible teoriene finne en måte å komme overens på.
Det er her sorte hull spiller inn – kanskje de merkeligste, mest ekstreme objektene i universet. Disse massive gjenstandene er så utrolig tette at i en viss avstand fra massesenteret til det sorte hullet, er ingen hastighet i universet tilstrekkelig for å unnslippe. Til og med lysets hastighet. Denne avstanden, som avhenger av massen til det sorte hullet, kalles hendelseshorisont. Når et objekt krysser grensen, kan vi bare forestille oss hva som skjer, siden ingenting returneres med viktig informasjon om skjebnen.
Men i 1974 foreslo Stephen Hawking at avbrudd i kvantesvingninger forårsaket av hendelseshorisonten fører til en type stråling som ligner veldig på termisk stråling. Hvis denne Hawking-strålingen eksisterer, er den for svak til at vi kan oppdage. Vi kan aldri være i stand til å skille det fra universets susende statiske. Men vi kan undersøke egenskapene ved å lage analoger av sorte hull under laboratorieforhold.
Dette har blitt gjort før, men i en studie publisert i fjor ledet av Lotta Mertens ved Universitetet i Amsterdam i Nederland, gjorde fysikere noe nytt. En endimensjonal kjede av atomer fungerte som en vei for elektroner til å "hoppe" fra en posisjon til en annen. Ved å endre lettheten som disse hoppene kan skje med, kan fysikere få visse egenskaper til å forsvinne, og effektivt skape en slags hendelseshorisont som forstyrret elektronenes bølgelignende natur.
Effekten av denne falske hendelseshorisonten ga en temperaturstigning som møtte de teoretiske forventningene til et ekvivalent system av sorte hull, men bare når en del av kjeden strakk seg utover hendelseshorisonten. Dette kan bety at sammenfiltringen av partikler som krysser hendelseshorisonten spiller en viktig rolle i genereringen av Hawking-stråling.
Den simulerte Hawking-strålingen var bare termisk for et visst område av spikeamplituder, og i simuleringer som begynte med å simulere en viss type romtid som ble antatt å være "flat". Dette indikerer at Hawking-stråling bare kan være termisk i visse situasjoner når det er en endring i krumningen av rom-tid under påvirkning av tyngdekraften.
Det er ikke klart hva dette betyr for kvantetyngdekraften, men modellen tilbyr en måte å studere utseendet til Hawking-stråling i et medium som ikke er påvirket av den ville dynamikken til dannelsen av sorte hull. Og fordi det er så enkelt, kan det brukes i en lang rekke eksperimentelle omgivelser, sier forskerne.
"Dette kan åpne for muligheter for å studere grunnleggende kvantemekaniske aspekter, så vel som tyngdekraft og forvrengt rom-tid under forskjellige forhold med kondensert materie," forklarer fysikerne i artikkelen sin.
Også interessant:
- Seks bud om kunstig intelligens
- 10 funn som viser at Einstein har rett om universet. Og 1, som benekter