Bilim İnsanları Laboratuvarda Bir Kara Delik Simüle Etti

Fizikçilerden oluşan bir ekip, bir kara deliğin olay ufkunu simüle etmek için tek sıra halinde bir atom zinciri kullanarak, Hawking radyasyonu dediğimiz şeyin eşdeğerini gözlemledi. Hawking radyasyonu kara deliğin uzay-zamandaki kırılmasının neden olduğu kuantum dalgalanmalarındaki bozulmalardan doğan parçacıklardır.

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

Evrensel olarak uygulanabilen birleşik bir kuantum yerçekimi teorisi için, bu iki karıştırılamaz teorinin bir şekilde anlaşmanın bir yolunu bulması gerekiyor.

Burası kara deliklerin - muhtemelen Evrendeki en tuhaf, en aşırı nesneler - devreye girdiği yer. Bu kütleli nesneler o kadar yoğundur ki, kara deliğin kütle merkezine belirli bir mesafede, evrendeki hiçbir hız kaçış için yeterli değildir. Işık hızı bile.

Kara deliğin kütlesine göre değişen bu uzaklığa olay ufku denir. Bir nesne sınırını geçtiğinde, ne olduğunu yalnızca hayal edebiliriz, çünkü hiçbir şey onun kaderi hakkında hayati bilgilerle geri dönmez. Ancak 1974'te Stephen Hawking, olay ufkunun neden olduğu kuantum dalgalanmalarındaki kesintilerin, termal radyasyona çok benzer bir radyasyon türüyle sonuçlandığını öne sürdü.

Bu Hawking radyasyonu varsa, henüz tespit etmemiz için çok zayıf. Ancak laboratuvar ortamlarında kara delik analogları oluşturarak özelliklerini inceleyebiliriz.

Bu daha önce yapıldı, ancak şimdi Hollanda'daki Amsterdam Üniversitesi'nden Lotte Mertens liderliğindeki bir ekip yeni bir şey yaptı.

Tek boyutlu bir atom zinciri, elektronların bir konumdan diğerine 'sıçraması' için bir yol görevi gördü. Fizikçiler, bu sekmenin meydana gelme kolaylığını ayarlayarak, elektronların dalga benzeri doğasına müdahale eden bir tür olay ufku yaratarak, belirli özelliklerin kaybolmasına neden olabilir.

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

Bu, olay ufkunu aşan parçacıkların birbirine dolanmasının Hawking radyasyonu üretmede etkili olduğu anlamına gelebilir.

Simüle edilmiş Hawking radyasyonu, yalnızca belirli bir sekme genliği aralığı için ve 'düz' olarak kabul edilen bir tür uzay-zamanı taklit ederek başlayan simülasyonlar altında termaldi. Bu, Hawking radyasyonunun yalnızca bir dizi durumda ve yerçekimi nedeniyle uzay-zaman bükülmesinde bir değişiklik olduğunda termal olabileceğini düşündürür.

Bunun kuantum yerçekimi için ne anlama geldiği belli değil, ancak model, bir kara delik oluşumunun vahşi dinamiklerinden etkilenmeyen bir ortamda Hawking radyasyonunun ortaya çıkışını incelemek için bir yol sunuyor. Araştırmacılar, çok basit olduğu için çok çeşitli deneysel kurulumlarda çalıştırılabileceğini söyledi.

Araştırma, Physical Review Research'te yayınlandı.