Ce a început să facă o gaură neagră la scurt timp după ce a fost creată de oameni în laborator?
Gaura neagră din laborator ar putea să ne aducă informații noi despre o radiație evazivă emisă teoretic de o gaură neagră reală.
Folosind un lanț de atomi pentru a simula orizontul de evenimente al unei găuri negre, o echipă de fizicieni a observat echivalentul a ceea ce numim radiație Hawking, particule născute din perturbările fluctuațiilor cuantice cauzate de spargerea găurii negre în spațiu-timp.
Gaura neagră din laborator ar putea ajuta la rezolvarea tensiunii dintre două cadre ireconciliabile în prezent pentru descrierea Universului: teoria generală a relativității, care descrie comportamentul gravitației drept un câmp continuu cunoscut sub numele de spațiu-timp; și mecanica cuantică, care descrie comportamentul particulelor discrete folosind matematica probabilității.
Pentru o teorie unificată a gravitației cuantice care să poată fi aplicată universal, aceste două teorii trebuie să găsească o modalitate de a se împăca.
De ce a fost creată gaura neagră din laborator?
Aici intervine rolul găurilor negre, posibil cele mai ciudate și extreme obiecte din Univers. Aceste obiecte masive sunt atât de incredibil de dense încât, la o anumită distanță de centrul de masă al găurii negre, nicio viteză din Univers nu este suficientă pentru a scăpa. Nici măcar viteza luminii.
Această distanță, care variază în funcție de masa găurii negre, se numește orizontul de evenimente. Odată ce un obiect trece granița, ne putem doar imagina ce se întâmplă, deoarece nimic nu revine cu informații vitale despre soarta lui. Dar în 1974, Stephen Hawking a propus că întreruperile fluctuațiilor cuantice cauzate de orizontul evenimentelor au ca rezultat un tip de radiație foarte asemănător cu radiația termică.
Dacă această radiație Hawking există, este mult prea slabă pentru ca noi să o putem detecta în prezent. Este posibil să nu o putem diferenția niciodată de zgomotul de fundal al Universului. Dar îi putem sonda proprietățile creând analogi de găuri negre în condiții de laborator.
Acest lucru s-a mai făcut, dar acum o echipă condusă de Lotte Mertens, de la Universitatea din Amsterdam, din Țările de Jos, a făcut ceva nou.
Cum au reușit cercetătorii?
Un lanț unidimensional de atomi a servit drept cale pentru ca electronii să „sară” dintr-o poziție în alta. Reglând ușurința cu care se poate produce acest salt, fizicienii ar putea face ca anumite proprietăți să dispară, creând efectiv un fel de orizont de evenimente care să interfereze cu natura ondulatorie a electronilor.
Efectul acestui orizont de evenimente fals avut de gaura neagră din laborator a produs o creștere a temperaturii care a corespunde așteptărilor teoretice ale unui sistem echivalent de găuri negre, a spus echipa, dar numai atunci când o parte a lanțului s-a extins dincolo de orizontul evenimentelor.
Acest lucru ar putea însemna că încurcarea particulelor care se află pe orizontul evenimentelor este esențială în generarea radiației Hawking, notează Science Alert.
Ce au descoperit oamenii de știință?
Radiația Hawking simulată a fost doar termică pentru o anumită gamă de amplitudini de salt și în cadrul simulărilor care au început prin a imita un fel de spațiu-timp considerat a fi „plat”. Acest lucru sugerează că radiația Hawking poate fi numai termică într-o serie de situații și atunci când există o schimbare a deformarii spațiu-timp din cauza gravitației.
Nu este clar ce înseamnă acest lucru pentru gravitația cuantică, dar modelul oferă o modalitate de a studia apariția radiației Hawking într-un mediu care nu este influențat de dinamica sălbatică a formării unei găuri negre. Și, pentru că este atât de simplu, poate fi pus în funcțiune într-o gamă largă de configurații experimentale, au spus cercetătorii.
„Acest lucru poate oferi o cale pentru explorarea aspectelor fundamentale de mecanică cuantică, alături de gravitație și spațiu-timp curbat în diferite condiții de materie condensată”, scriu cercetătorii.
Cercetarea a fost publicată în Physical Review Research.
Vă recomandăm să citiți și:
Astronomii au detectat cel mai mare asteroid potențial periculos din ultimii ani