物理學家在實驗室模擬了一個黑洞，然后它開始發(fā)光

一個黑洞模擬可以告訴我們一兩件事，理論上由真實事物發(fā)出的難以捉摸的輻射。

使用單個文件中的原子鏈來模擬黑洞的事件視界，一組物理學家在 2022 年觀察到了相當于我們所說的霍金輻射– 由黑洞時空斷裂引起的量子漲落擾動而產生的粒子。

他們說，這可能有助于解決目前兩個不可調和的描述宇宙框架之間的緊張關系：廣義相對論，它將引力的行為描述為稱為時空的連續(xù)場;量子力學，它使用概率數(shù)學描述離散粒子的行為。

觀看下面剪輯中的研究摘要：

對于一個可以普遍應用的統(tǒng)一量子引力理論，這兩種不混溶的理論需要找到一種以某種方式相處的方法。

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這是哪里黑洞出現(xiàn)在畫面中——可能是宇宙中最奇怪、最極端的物體。這些大質量物體的密度如此之大，以至于在黑洞質心的一定距離內，宇宙中的任何速度都不足以逃逸。甚至不是光速。

那個距離，不同根據(jù)黑洞的質量，稱為事件視界。一旦一個物體越過它的邊界，我們只能想象會發(fā)生什么，因為沒有任何東西會帶著有關其命運的重要信息返回。但在1974年，斯蒂芬·霍金提出事件視界引起的量子漲落中斷會導致一種與熱輻射非常相似的輻射。

如果這種霍金輻射存在，那么它太微弱了，我們還無法檢測到。我們可能永遠無法從宇宙的嘶嘶聲靜電中篩選出來。但我們可以探測其屬性通過創(chuàng)建黑洞類似物在實驗室環(huán)境中。

這以前已經做過，但在 2022 年 11 月，由荷蘭阿姆斯特丹大學的 Lotte Mertens 領導的一個團隊嘗試了一些新的東西。

一維原子鏈用作電子從一個位置“跳躍”到另一個位置。通過調整這種跳躍發(fā)生的難易程度，物理學家可以導致某些特性消失，從而有效地創(chuàng)造一種干擾電子的波狀性質的事件視界。

該團隊表示，這種虛假事件視界的影響導致溫度升高，符合等效黑洞系統(tǒng)的理論預期，但前提是鏈的一部分延伸到事件視界之外。

這可能意味著糾纏跨越事件視界的粒子有助于產生霍金輻射。

模擬的霍金輻射僅在一定范圍內的跳躍幅度下是熱的，并且在模擬開始模仿一種被認為是“平坦”的時空的模擬下。這表明霍金輻射可能僅在一系列情況下以及時空扭曲因引力而發(fā)生變化時才具有熱效應。

目前尚不清楚這對量子引力意味著什么，但該模型提供了一種方法來研究霍金輻射在不受黑洞形成的狂野動力學影響的環(huán)境中的出現(xiàn)。而且，由于它非常簡單，它可以在廣泛的實驗設置中發(fā)揮作用，研究人員說。

“這可以為探索各種凝聚態(tài)環(huán)境中的基本量子力學方面以及引力和彎曲時空開辟一個場所，”研究人員寫道.

該研究已發(fā)表在物理審查研究.

本文的一個版本首次發(fā)表于 2022 年 11 月。

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