Един аналог на черна дупка може да ни каже нещо за неуловимото лъчение, което теоретично се излъчва от истинската дупка.

Използвайки верига от атоми, подредени в един ред, за да симулират хоризонта на събитията на черна дупка, екип от физици през 2022 г. наблюдава еквивалента на това, което наричаме лъчение на Хокинг - частици, породени от смущения в квантовите флуктуации, причинени от прекъсването на пространство-времето на черната дупка.

Според тях това би могло да помогне за разрешаване на напрежението между две непримирими понастоящем рамки за описание на Вселената: Общата теория на относителността, която описва поведението на гравитацията като непрекъснато поле, известно като пространство-време; и квантовата механика, която описва поведението на дискретни частици, използвайки математиката на вероятностите.

За да се създаде единна теория на квантовата гравитация, която да може да се прилага универсално, тези две непримирими теории трябва да намерят начин да се сработят по някакъв начин.

Именно тук се появяват черните дупки - вероятно най-странните и екстремни обекти във Вселената. Тези масивни обекти са толкова невероятно плътни, че на определено разстояние от центъра на масата на черната дупка никоя скорост във Вселената не е достатъчна за бягство - дори скоростта на светлината.

Това разстояние, което варира в зависимост от масата на черната дупка, се нарича хоризонт на събитията. След като даден обект премине границата му, можем само да си представяме какво се случва, тъй като нищо не се връща с важна информация за съдбата му. Но през 1974 г. Стивън Хокинг предлага, че прекъсванията на квантовите флуктуации, причинени от хоризонта на събитията, водят до вид излъчване, много подобно на топлинното излъчване.

Ако това лъчение на Хокинг съществува, то е твърде слабо, за да можем да го открием все още. Възможно е никога да не го отсеем от съскащата статика на Вселената. Но можем да изследваме свойствата му, като създаваме аналози на черни дупки в лабораторни условия.

Това е правено и преди, но през ноември 2022 г. екип, ръководен от Лоте Мертенс от Амстердамския университет в Нидерландия, опита нещо ново.

Едноизмерна верига от атоми послужи като път, по който електроните да "скачат" от една позиция на друга. Чрез настройване на лекотата, с която може да се осъществи това прескачане, физиците могат да накарат определени свойства да изчезнат, като на практика създават един вид хоризонт на събитията, който се намесва във вълновата природа на електроните.

Ефектът от този фалшив хоризонт на събитията води до повишаване на температурата, което съответства на теоретичните очаквания за еквивалентна система от черни дупки, казва екипът, но само когато част от веригата се простира отвъд хоризонта на събитията.

Това би могло да означава, че заплитането на частиците, които се простират отвъд хоризонта на събитията, е от съществено значение за генерирането на Хокинг лъчение.

Симулираното лъчение на Хокинг е било топлинно само за определен диапазон от амплитуди на скока и при симулации, които са започнали с имитиране на вид пространство-време, считано за "плоско". Това предполага, че Хокинг лъчението може да бъде топлинно само в определен диапазон от ситуации и когато има промяна в изкривяването на пространство-времето поради гравитацията.

Не е ясно какво означава това за квантовата гравитация, но моделът предлага начин за изучаване на появата на Хокинг радиация в среда, която не се влияе от дивата динамика на образуването на черна дупка. И тъй като е толкова прост, той може да бъде използван в широк спектър от експериментални постановки, казват изследователите.

Снимка: Unsplash/Yukterez/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Виж още: Нов модел с изкуствен интелект предсказва човешкото поведение с невероятна точност