Lab-genereret sort hul-analog afslører Hawking-lignende glød

Lab-genereret sort hul-analog afslører Hawking-lignende glød

I november 2022 opnåede et forskerhold ved University of Amsterdam et skelsættende eksperiment:de genskabte begivenhedshorisonten for et sort hul i kontrollerede laboratoriemiljøer og opdagede en svag glød, der minder om Hawking-stråling. Undersøgelsen, offentliggjort i Physical Review Research under titlen "Thermalization by a syntetisk horizon," demonstrerer, at den eksotiske fysik i en kosmisk begivenhedshorisont kan simuleres på Jorden.

Hvordan den syntetiske horisont blev bygget

Ledende forsker LotteMertens og kolleger arrangerede en enkeltfilskæde af atomer og finjusterede sandsynligheden for elektronhopping mellem dem. Ved at justere denne tunnelhastighed skabte de en skarp overgang i kæden, der fungerer som en begivenhedshorisont - en grænse, ud over hvilken excitationer ikke kan undslippe. Da et segment af kæden blev flyttet over denne grænse, observerede holdet en målbar temperaturstigning og især en subtil stigning i udsendt stråling.

Forbindelse af eksperimentet til Hawking-stråling

StephenHawkings forudsigelse fra 1974 om partikelemission ved en sorthulshorisont - nu kaldet Hawking-stråling - opstår fra kvantefeltsvingninger nær begivenhedshorisonten. I Amsterdam-eksperimentet producerede den syntetiske horisont en glød, der afspejler den termiske stråling, der forventes fra et sandt sort hul, hvilket giver håndgribelige beviser for Hawkings teori i en bordplade.

Hvorfor dette betyder noget for grundlæggende fysik

Sorte huller sidder i skæringspunktet mellem Einsteins generelle relativitetsteori og kvantemekanik. At observere Hawking-lignende stråling i et laboratorium bygger bro mellem disse to søjler og tilbyder en ny mulighed for at teste kvantetyngdekraftskoncepter og søge efter en samlet teori om alting.

Mens det nærmeste kendte sorte hul, GaiaBH1, ligger omkring 1.500 lysår væk, og det første billede nogensinde af et sort hul blev først taget i 2019, viser dette eksperiment, at vi kan studere begivenhedshorisontens fysik uden at begive os ud i det dybe rum. Det åbner døren til yderligere eksperimentelle test af nogle af universets mest dybtgående mysterier.

Fotokredit:ValentinaKalashnikova/Shutterstock; Billedkredit:NazariiNeshcherenskyi/Shutterstock