Аналог на черна дупка може потенциално да хвърли повече светлина върху неуловимото лъчение, за което знаем (поне на теория), че се излъчва от истинските обекти.

С помощта на верига от атоми, подредени в един ред, екип от физици симулира хоризонта на събитията на черна дупка. През 2022 г. те наблюдават еквивалента на това, което наричаме лъчение на Хокинг - частици, породени от смущения в квантовите флуктуации, които от своя страна са следствие от прекъсването на пространство-времето на черната дупка.

Според специалистите това би могло да помогне да разреши конфликта между настоящите рамки за описание на Вселената: общата теория на относителността, която описва поведението на гравитацията като непрекъснато поле, известно като пространство-време; и квантовата механика, която се фокусира върху поведението на дискретни частици, използвайки математиката на вероятностите.

За да се създаде единна теория на квантовата гравитация, която да може да се прилага универсално, тези две непримирими теории трябва да заработят в тандем по един или друг начин.

Именно тук идват на помощ черните дупки - вероятно най-странните и екстремни обекти във Вселената. Те са толкова масивни и плътни, че ако даден обект се намира на определено разстояние от центъра на масата им, нищо не би могло да го избави от тях. Дори и да се движи със скоростта на светлината.

Това разстояние, което варира в зависимост от масата на черната дупка, се нарича хоризонт на събитията. След като даден обект премине границата му, можем само да си представяме какво се случва, тъй като нищо не се връща с важна информация за съдбата му. Но през 1974 г. Стивън Хокинг изказва предположението, че прекъсванията на квантовите флуктуации, причинени от хоризонта на събитията, водят до вид излъчване, което наподобява доста топлинното.

Ако това лъчение на Хокинг съществува, то е твърде слабо, за да можем да го открием (поне на този етап). Възможно е никога да не го отсеем от съскащата статика на Вселената. Но можем да изследваме свойствата ѝ, като създаваме аналози на черни дупки в лабораторни условия.

Това е правено и преди, но през ноември 2022 г. екип, ръководен от Лоте Мертенс от Амстердамския университет в Нидерландия, опитва нещо ново.

Едноизмерна верига от атоми служи като път, по който електроните да "скачат" от една позиция на друга. Чрез настройване на лекотата, с която може да се осъществи това прескачане, физиците могат да накарат определени свойства да изчезнат, като на практика създават своеобразен хоризонт на събитията, който се намесва във вълновата природа на електроните.

Ефектът от този фалшив хоризонт на събитията води до повишаване на температурата, което съответства на теоретичните очаквания за еквивалентна система от черни дупки, казва екипът. Но само когато част от веригата се простира отвъд него. Това би могло да означава, че заплитането на частиците, които намират отвъд хоризонта, е от съществено значение за генерирането на лъчение на Хокинг.

Симулираното лъчение на Хокинг е топлинно единствено за определен диапазон от амплитуди и при симулации, които започват с имитация на вид пространство-време, считано за "плоско". Това предполага, че лъчението може да бъде топлинно само в определен диапазон от ситуации и когато има промяна в изкривяването на пространство-времето поради гравитацията.

Не е ясно какво означава това за квантовата гравитация, но моделът предлага начин за изучаване на появата на лъчение на Хокинг в среда, която не се влияе от дивата динамика на образуването на черна дупка. И тъй като е простичък, той може да бъде използван в широк спектър от експериментални постановки, казват изследователите.

"Това може да проправи път за изследване на фундаментални квантово-механични аспекти наред с гравитацията и изкривените пространства в различни условия на кондензираната материя", пишат още те.

Изследването е публикувано във Physical Review Research.

Източник: Science Alert