Fizikçiler Laboratuvarda Bir Kara Delik Simülasyonu Yaptı ve Ardından Kara Delik Parlamaya Başladı.

2022'de bir grup fizikçi, bir kara deliğin olay eksenini simüle etmek için tek sıra halinde bir atom zinciri kullanarak, Hawking radyasyonu dediğimiz şeyin karşılığını gözlemledi - kara deliğin uzay-zamanda yarattığı kırılmanın neden olduğu kuantum dalgalanmalarındaki bozukluklardan doğan parçacıklar.

Bu durumun, Evreni tanımlamak için şu anda uzlaşmaz olan iki çerçeve arasındaki gerilimi çözmeye yardımcı olabileceğini söylüyorlar: yerçekiminin davranışını uzay-zaman olarak bilinen sürekli bir alan olarak tanımlayan genel görelilik teorisi; ve olasılık matematiğini kullanarak ayrık parçacıkların davranışını tanımlayan kuantum mekaniği.

Evrensel olarak uygulanabilecek birleşik bir kuantum yerçekimi teorisi için, bu birbirine karışmayan iki teorinin bir şekilde anlaşmanın bir yolunu bulması gerekir.

İşte bu noktada kara delikler devreye giriyor - muhtemelen Evren'deki en tuhaf, en uç nesneler. Bu devasa nesneler o kadar inanılmaz derecede yoğundur ki, kara deliğin kütle merkezinden belirli bir mesafe içinde, Evren'deki hiçbir hız kaçış için yeterli değildir. Işık hızı bile.

Kara deliğin kütlesine bağlı olarak değişen bu mesafeye olay ufku denir. Bir nesne sınırı geçtiğinde ne olacağını sadece hayal edebiliriz, çünkü hiçbir şey onun kaderi hakkında hayati bilgilerle geri dönmez. Ancak 1974 yılında Stephen Hawking, olay ufkunun neden olduğu kuantum dalgalanmalarındaki kesintilerin termal radyasyona çok benzer bir radyasyon türüne neden olduğunu öne sürdü.

Eğer bu Hawking radyasyonu varsa, henüz tespit edemeyeceğimiz kadar zayıftır. Evrenin titreşen statiğinden onu asla ayırt edemeyebiliriz. Ancak laboratuvar ortamında kara delik benzerleri yaratarak özelliklerini araştırabiliriz.

Bu daha önce de yapılmıştı, ancak Kasım 2022'de Hollanda'daki Amsterdam Üniversitesi'nden Lotte Mertens liderliğindeki bir ekip yeni bir şey denedi.

Tek boyutlu bir atom zinciri, elektronların bir konumdan diğerine 'atlaması' için bir yol görevi gördü. Fizikçiler bu atlamanın gerçekleşme kolaylığını ayarlayarak, elektronların dalga benzeri doğasına müdahale eden bir tür olay ufku yaratarak belirli özelliklerin kaybolmasına neden olabilirler.

Ekip, bu sahte olay ufkunun etkisinin, eşdeğer bir kara delik sisteminin teorik beklentilerine uyan bir sıcaklık artışı ürettiğini, ancak bunun yalnızca zincirin bir kısmı olay ufkunun ötesine uzandığında gerçekleştiğini söyledi.

Bu, olay ufkunun ötesine geçen parçacıkların dolanıklığının Hawking radyasyonunun üretilmesinde etkili olduğu anlamına gelebilir

Simüle edilen Hawking radyasyonu yalnızca belirli bir hop genliği aralığı için ve 'düz' olduğu düşünülen bir tür uzay-zamanı taklit ederek başlayan simülasyonlar altında termaldir. Bu da Hawking radyasyonunun yalnızca belirli bir durum aralığında ve yerçekimi nedeniyle uzay-zamanın bükülmesinde bir değişiklik olduğunda termal olabileceğini göstermektedir.

Bunun kuantum kütleçekimi için ne anlama geldiği belirsiz, ancak model Hawking radyasyonunun ortaya çıkışını bir kara deliğin oluşumunun vahşi dinamiklerinden etkilenmeyen bir ortamda incelemek için bir yol sunuyor. Araştırmacılar, modelin çok basit olması nedeniyle çok çeşitli deneysel düzeneklerde kullanılabileceğini belirtiyor.

Araştırmacılar, “Bu, çeşitli yoğun madde ortamlarında yerçekimi ve kavisli uzay zamanlarının yanı sıra temel kuantum-mekanik yönleri keşfetmek için bir alan açabilir” diye yazdı.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.