Використовуючи ланцюжок атомів в одному файлі для моделювання горизонту подій чорної діри, фізики спостерігали еквівалент того, що ми називаємо випромінюванням Гокінга – частинки, народжені збуренням квантових флуктуацій, спричинених розривом простору-часу чорної діри.
Це, за їхніми словами, може допомогти вирішити суперечність між двома непримиренними на сьогодні рамками для опису Всесвіту: Загальною теорією відносності, яка описує поведінку гравітації як безперервного поля, відомого як простір-час, і квантовою механікою, яка описує поведінку дискретних частинок, використовуючи математику ймовірності. Для створення єдиної теорії квантової гравітації, яку можна було б застосовувати повсюдно, ці дві несумісні теорії повинні знайти спосіб якось ужитися разом.
Саме тут на сцену виходять чорні діри – можливо, найдивніші, найекстремальніші об’єкти у Всесвіті. Ці масивні об’єкти настільки неймовірно щільні, що на певній відстані від центру мас чорної діри жодна швидкість у Всесвіті не є достатньою для втечі. Навіть швидкість світла. Ця відстань, що залежить від маси чорної діри, називається горизонтом подій. Щойно об’єкт перетинає його межу, ми можемо лише уявити, що відбувається, оскільки ніщо не повертається з життєво важливою інформацією про його долю.
Але в 1974 році Стівен Гокінг припустив, що переривання квантових флуктуацій, спричинені горизонтом подій, призводять до появи типу випромінювання, дуже схожого на теплове випромінювання. Якщо це випромінювання Гокінга і існує, то воно надто слабке, щоб ми могли його виявити. Можливо, нам ніколи не вдасться виокремити його з шиплячої статики Всесвіту. Але ми можемо дослідити його властивості, створивши аналоги чорних дір у лабораторних умовах.
Це робилося і раніше, але в дослідженні, опублікованому минулого року під керівництвом Лотти Мертенс з Амстердамського університету в Нідерландах, фізики зробили дещо нове. Одновимірний ланцюжок атомів слугував для електронів шляхом для “стрибків” з однієї позиції в іншу. Змінюючи легкість, з якою ці стрибки можуть відбуватися, фізики могли спричинити зникнення певних властивостей, фактично створивши своєрідний горизонт подій, який втручався у хвилеподібну природу електронів.
Ефект цього фальшивого горизонту подій спричинив підвищення температури, яке відповідало теоретичним очікуванням еквівалентної системи чорних дір, але тільки тоді, коли частина ланцюжка виходила за межі горизонту подій. Це може означати, що заплутаність частинок, які перетинають горизонт подій, відіграє важливу роль у генеруванні випромінювання Гокінга.
Змодельоване випромінювання Гокінга було тепловим лише для певного діапазону амплітуд стрибків, і в моделюванні, яке починалося з імітації певного типу простору-часу, що вважався “пласким”. Це свідчить про те, що випромінювання Гокінга може бути тепловим лише в певних ситуаціях, коли відбувається зміна викривлення простору-часу під дією гравітації.
Незрозуміло, що це означає для квантової гравітації, але модель пропонує спосіб вивчати появу випромінювання Гокінга в середовищі, яке не піддається впливу дикої динаміки утворення чорної діри. І, оскільки вона дуже проста, її можна використовувати в широкому діапазоні експериментальних установок, кажуть дослідники.
“Це може відкрити можливості для вивчення фундаментальних квантово-механічних аспектів, а також гравітації і викривленого простору-часу в різних умовах конденсованої речовини”, – пояснюють фізики у своїй статті.
Теж цікаво:
- Шість заповідей штучного інтелекту
- 10 відкриттів, що доводять правоту Ейнштейна щодо Всесвіту. І 1, яке заперечує