Koristeći lanac atoma u jednoj datoteci za simulaciju horizonta događaja crne rupe, tim fizičara 2022. promatrao je ekvivalent onoga što nazivamo Hawkingovim zračenjem – čestice rođene iz poremećaja u kvantnim fluktuacijama uzrokovanim prodorom crne rupe u prostor vrijeme.
Ovo bi, kažu, moglo pomoći u rješavanju napetosti između dva trenutno nepomirljiva okvira za opisivanje Svemira: opće teorije relativnosti, koja opisuje ponašanje gravitacije kao kontinuiranog polja poznatog kao prostor vrijeme; i kvantna mehanika, koja opisuje ponašanje diskretnih čestica pomoću matematike vjerovatnoće.
Za jedinstvenu teoriju kvantne gravitacije koja se može univerzalno primijeniti, ove dvije teorije koje se ne mogu miješati moraju pronaći način da se nekako slažu.
Ovdje na scenu stupaju crne rupe – vjerovatno najčudniji, najekstremniji objekti u svemiru. Ovi masivni objekti toliko su nevjerovatno gusti da unutar određene udaljenosti od središta mase crne rupe nijedna brzina u svemiru nije dovoljna za bijeg. Čak ni brzina svjetlosti.
Ta udaljenost, koja varira ovisno o masi crne rupe, naziva se horizont događaja. Jednom kada objekt pređe svoju granicu, možemo samo zamisliti šta se događa, budući da se ništa ne vraća s vitalnim informacijama o njegovoj sudbini. Ali 1974. Stephen Hawking je predložio da prekidi kvantnih fluktuacija uzrokovani horizontom događaja rezultiraju vrstom zračenja vrlo sličnog toplinskom zračenju.
Ako ovo Hawkingovo zračenje postoji, preslabo je da bismo ga još otkrili. Moguće je da ga nikada nećemo izdvojiti iz statičnosti Svemira. Ali možemo ispitati njena svojstva stvaranjem analoga crnih rupa u laboratorijskim postavkama.
To se već radilo, ali u novembru 2022. tim predvođen Lotte Mertens sa Univerziteta u Amsterdamu u Nizozemskoj pokušao je nešto novo.
Jednodimenzionalni lanac atoma služio je kao put kojim su elektroni 'skakali' s jednog položaja na drugi. Podešavanjem lakoće s kojom se ovo skakanje može dogoditi, fizičari bi mogli uzrokovati nestajanje određenih svojstava, učinkovito stvarajući neku vrstu horizonta događaja koji je ometao valnu prirodu elektrona.
Učinak ovog lažnog horizonta događaja proizveo je porast temperature koji je odgovarao teoretskim očekivanjima o ekvivalentnom sistemu crne rupe, rekao je tim, ali samo kada se dio lanca proširio izvan horizonta događaja.
To bi moglo značiti da je isprepletenost čestica koje se nalaze na horizontu događaja ključna u stvaranju Hawkingovog zračenja.
Simulirano Hawkingovo zračenje bilo je samo toplinsko za određeni raspon amplituda skokova, i pod simulacijama koje su počele oponašanjem vrste prostor-vremena koje se smatra "ravnim". Ovo sugerira da Hawkingovo zračenje može biti toplinsko samo u nizu situacija i kada postoji promjena u krivulji prostor-vremena zbog gravitacije.
Nejasno je što to znači za kvantnu gravitaciju, ali model nudi način za proučavanje pojave Hawkingovog zračenja u okruženju koje nije pod utjecajem divlje dinamike formiranja crne rupe. A budući da je tako jednostavan, može se upotrijebiti u širokom rasponu eksperimentalnih postavki, rekli su istraživači.
"Ovo može otvoriti mjesto za istraživanje temeljnih kvantno-mehaničkih aspekata uz gravitaciju i zakrivljena prostor-vremena u različitim postavkama kondenzirane tvari", napisali su istraživači.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Physical Review Research.
