Команда физиков при моделировании горизонта событий смогла наблюдать эквивалент того, что мы называем излучением Хокинга — частицы, рождающиеся вследствие возмущений квантовых флуктуаций, вызванных разрывом черной дыры в пространстве-времени. Открытие может помочь ученым разрешить противоречия между двумя непримиримыми рамками для описания Вселенной: общей теорией относительности и квантовой механикой.
Здесь помогают черные дыры — самые удивительные и экстремальные объекты во Вселенной. Эти массивные объекты настолько плотны, что на определенном расстоянии от центра масс черной дыры даже свет не способен вырваться из их гравитационной ловушки. Это расстояние, изменяющееся в зависимости от массы черной дыры, называется горизонтом событий. Когда объект пересекает границу, мы можем только представить, что происходит, поскольку ничто не возвращается из недр черных дыр.
Предположение Стивена Хокинга
В 1974 году ученый Стивен Хокинг предположил, что прерывание квантовых флуктуаций, вызванное горизонтом событий, приводит к типу излучения, очень похожего на тепловое. Если это излучение Хокинга существует, оно слишком слабо, чтобы мы могли его обнаружить современными приборами. Возможно, мы даже никогда не выделим его из «шипящей» статики Вселенной. Но мы можем изучить его характеристики, создав аналоги темной дыры в лабораторных условиях.
Искусственные аналоги черных дыр создавали и раньше. Но теперь команда под руководством Лотте Мертенс из Амстердамского университета в Нидерландах сделала кое-что новое. Одномерная цепочка атомов служила путем для «прыжков» электронов из одной позиции в другую. Настроив легкость, с которой может происходить этот скачок, физики могли вызвать исчезновение определенных свойств, фактически создавая своеобразный горизонт событий, препятствующий волнообразной природе электронов. Эффект этого искусственного горизонта событий вызвал повышение температуры, которое соответствовало теоретическим ожиданиям относительно эквивалентной системы черных дыр, причем только тогда, когда часть цепи выходила за горизонт событий. Это может означать, что запутанность частиц, пересекающих горизонт событий, играет немаловажную роль в создании излучения Хокинга.
Моделирование черной дыры
Смоделированное излучение Хокинга было лишь тепловым для определенного диапазона амплитуд скачков и в моделях, начинавшихся с имитации своего рода пространства-времени, считавшегося «плоским». Это свидетельствует о том, что излучение Хокинга может быть тепловым только в ряде ситуаций, а также когда происходит изменение искажения пространства-времени из-за силы тяжести.
Простота воспроизведения этого эксперимента позволит другим ученым использовать его в широком диапазоне экспериментальных установок, говорят исследователи.
Ранее мы сообщали о том, как таинственная вспышка из космоса была вызвана звездой, «съеденной» черной дырой.
Исследование опубликовано в Physical Review Research.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
