Tim fizičara u 2022. godini uspio je stvoriti umjetnu crnu rupu u laboratoriju koja bi nam mogla otkriti nekoliko stvari o eluzivnoj radijaciji teoretski emitiranoj od pravog objekta. Koristeći niz atoma u jednoj liniji kako bi simulirali konačni horizont crne rupe, tim fizičara je promatrao ekvivalent onoga što nazivamo Hawkingovom radijacijom – česticama koje nastaju iz poremećaja u kvantnim fluktuacijama uzrokovanim prekidom prostorvremenske cjeline crne rupe.

Ovo, tvrde oni, može pomoći u rješavanju napetosti između dvije trenutno nespojive strukture za opisivanje Svemira: opće teorije relativnosti, koja opisuje ponašanje gravitacije kao kontinuirano polje poznato kao prostorvrijeme; i kvantne mehanike, koja opisuje ponašanje diskretnih čestica koristeći matematiku vjerojatnosti.

Za jedinstvenu teoriju kvantne gravitacije koja se može primijeniti univerzalno, ove dvije nespojive teorije moraju pronaći način da se nekako slažu. Tu dolaze crne rupe u igru – možda najčudniji, najekstremniji objekti u svemiru. Ovi masivni objekti su toliko nevjerojatno gusti da unutar određene udaljenosti od centra mase crne rupe je nemoguće pobjeći. Čak ni brzinom svjetlosti.

Svrha umjetnih crnih rupa

Ta udaljenost, koja varira ovisno o masi crne rupe, naziva se konačni horizont. Jednom kad objekt prijeđe njegovu granicu, možemo samo zamisliti što se događa, jer se odande ništa ne vraća s vitalnim informacijama o svojoj sudbini. Ali 1974. Stephen Hawking predložio je da prekidi u kvantnim fluktuacijama uzrokovanim konačnim horizontom rezultiraju vrstom radijacije vrlo slične termalnoj radijaciji.

Ako ova Hawkingova radijacija postoji, još je suviše slaba da bismo je detektirali. Moguće je da je nikada nećemo izdvojiti u svemiru. Ali možemo istražiti njezina svojstva stvaranjem umejtnih crnih rupa u laboratorijskim postavkama.

Ovo je već bilo učinjeno, ali u studenom 2022. godine, tim pod vodstvom Lote Mertens sa Sveučilišta u Amsterdamu u Nizozemskoj isprobao je nešto novo. Jednodimenzionalni niz atoma služio je kao put za elektrone da "skakuću" s jednog mjesta na drugo. Podešavanjem lakoće s kojom se ovo skakanje može dogoditi, fizičari su mogli uzrokovati nestanak određenih svojstava, efektivno stvarajući vrstu konačnog horizonta koja je ometala valnu prirodu elektrona.

Ključne čestice

Efekt ove lažnog konačnog horizonta proizveo je porast temperature koji se podudarao s teorijskim očekivanjima ekvivalentnog sustava crne rupe, rekao je tim, ali samo kada je dio lanca bio izvan konačnog horizonta. To bi moglo značiti da su zapetljane čestice koje prelaze konačni horizont ključne u generiranju Hawkingove radijacije.

Simulirana Hawkingova radijacija bila je samo termalna za određeni raspon amplituda skakanja i pod simulacijama koje su započele oponašajući vrstu prostorvremena koja se smatrala "ravnim". To sugerira da Hawkingova radijacija možda bude termalna samo unutar raspona situacija i kada dođe do promjene u iskrivljenju prostorvremena zbog gravitacije.

Podmornica je na dnu mora došla u kontakt sa zastrašujućim čudovištem: 'Opasni su predatori'

Nije jasno što to znači za kvantnu gravitaciju, ali model nudi način proučavanja pojave Hawkingove radijacije u okruženju koje nije pod utjecajem divljih dinamika formiranja crne rupe. I, jer je tako jednostavan, može se koristiti u širokom rasponu eksperimentalnih postavki, rekli su istraživači.