Команда фізиків при моделюванні горизонту подій змогла спостерігати еквівалент того, що ми називаємо випромінюванням Гокінга, — частинки, що народжуються внаслідок збурень квантових флуктуацій, викликаних розривом чорної діри у просторі-часі. Відкриття може допомогти вченим розв’язати суперечності між двома наразі непримиренними рамками для опису Всесвіту: загальною теорією відносності та квантовою механікою.
Тут допомагають чорні діри — найдивніші та найекстремальніші об’єкти у Всесвіті. Вони настільки щільні, що на певній відстані від центру мас чорної діри навіть світло не здатне вирватись з її гравітаційної пастки. Ця відстань, яка змінюється залежно від маси чорної діри, називається горизонтом подій. Коли об’єкт перетинає межу, ми можемо лише уявити, що відбувається, оскільки ніщо не повертається з надр чорних дір.
Припущення Стівена Гокінга
В 1974 році вчений Стівен Гокінг припустив, що переривання квантових флуктуацій, викликане горизонтом подій, призводить до типу випромінювання, дуже схожого на теплове. Якщо це випромінювання Гокінга існує, воно надто слабке, щоб ми могли його виявити сучасними приладами. Можливо, ми навіть ніколи не виділимо його з «шиплячої» статики Всесвіту. Але можемо дослідити його властивості, створивши аналоги чорної діри в лабораторних умовах.
Штучні аналоги чорних дір створювали й раніше. Але тепер команда під керівництвом Лотте Мертенс з Амстердамського університету в Нідерландах зробила дещо нове. Одновимірний ланцюжок атомів служив шляхом для «стрибків» електронів з однієї позиції в іншу. Налаштувавши легкість, з якою може відбуватися цей стрибок, фізики могли спричинити зникнення певних властивостей, фактично створюючи своєрідний горизонт подій, який перешкоджає хвилеподібній природі електронів. Ефект цього штучного горизонту подій спричинив підвищення температури, яке відповідало теоретичним очікуванням щодо еквівалентної системи чорних дір, при чому лише тоді, коли частина ланцюга виходила за горизонт подій. Це може означати, що заплутаність частинок, які перетинають горизонт подій, відіграє важливу роль у створенні випромінювання Гокінга.
Моделювання чорної діри
Змодельоване випромінювання Гокінга було лише тепловим для певного діапазону амплітуд стрибків і в моделях, які починалися з імітації свого роду простору-часу, який вважався «плоским». Це свідчить про те, що випромінювання Гокінга може бути тепловим лише в певних ситуаціях, а також коли відбувається зміна викривлення простору-часу через силу тяжіння.
Простота відтворення цього експерименту дозволить іншим вченим використовувати його в широкому діапазоні експериментальних установок, кажуть дослідники.
Раніше ми повідомляли про те, як таємничий спалах із космосу був викликаний зорею, «з’їденою» чорною дірою.
Дослідження опубліковано в Physical Review Research.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
