Fisikawan mensimulasikan lubang hitam di laboratorium. Kemudian mulai bersinar. Peringatan sains

Mitra lubang hitam dapat memberi tahu kita satu atau dua hal tentang radiasi yang sulit dipahami yang secara teoritis dipancarkan oleh benda nyata.

Dengan menggunakan rangkaian atom dalam satu kumparan untuk mensimulasikan cakrawala peristiwa lubang hitam, tim fisikawan pada tahun 2022 mengamati radiasi setara dengan apa yang kita sebut radiasi Hawking – partikel yang dihasilkan dari gangguan fluktuasi kuantum yang disebabkan oleh penetrasi lubang hitam. Waktu senggang.

Mereka mengatakan hal ini dapat membantu menyelesaikan ketegangan antara dua kerangka yang saat ini tidak dapat didamaikan dalam menggambarkan alam semesta: relativitas umum, yang menggambarkan perilaku gravitasi sebagai medan kontinu yang dikenal sebagai ruangwaktu; dan mekanika kuantum, yang mendeskripsikan perilaku partikel diskrit menggunakan matematika probabilitas.

Agar teori gravitasi kuantum terpadu dapat diterapkan secara universal, kedua teori yang tidak dapat bercampur ini perlu menemukan cara untuk menyesuaikan diri.

Di sinilah lubang hitam muncul, mungkin objek paling aneh dan paling ekstrem di alam semesta. Benda-benda masif ini begitu padat sehingga, dalam jarak tertentu dari pusat massa lubang hitam, alam semesta tidak memiliki kecepatan yang cukup untuk melarikan diri. Bahkan kecepatan cahaya pun tidak.

jarak itu, tidak rata Ini disebut cakrawala peristiwa, bergantung pada massa lubang hitam. Begitu suatu benda melintasi perbatasannya, kita hanya dapat membayangkan apa yang terjadi, karena tidak ada informasi penting yang dapat dikembalikan tentang nasibnya. Namun pada tahun 1974, Stephen Hawking mengusulkan bahwa gangguan fluktuasi kuantum yang disebabkan oleh cakrawala peristiwa menghasilkan jenis radiasi yang sangat mirip dengan radiasi termal.

Jika radiasi Hawking memang ada, maka radiasi tersebut masih terlalu redup untuk dideteksi. Mungkin saja kita tidak akan pernah menyaringnya dari keheningan alam semesta. Namun kita dapat memverifikasi propertinya dengan membuat analog lubang hitam di laboratorium.

Hal ini sudah pernah dilakukan sebelumnya, namun pada November 2022, tim yang dipimpin Lotte Mertens dari Universitas Amsterdam di Belanda mencoba sesuatu yang baru.

Rantai atom satu dimensi berfungsi sebagai jalur menuju Untuk “melompat” dari satu posisi ke posisi lain. Dengan menyesuaikan kemudahan terjadinya lompatan ini, fisikawan dapat menyebabkan sifat-sifat tertentu menghilang, yang secara efektif menciptakan semacam cakrawala peristiwa yang mengganggu sifat elektron yang seperti gelombang.

Dampak dari cakrawala peristiwa palsu menghasilkan kenaikan suhu yang konsisten dengan prediksi teoretis untuk sistem lubang hitam yang setara, kata tim tersebut. Namun hanya jika bagian dari rantai tersebut melampaui cakrawala peristiwa.

Ini bisa berarti bahwa keterikatan partikel yang melintasi cakrawala peristiwa berperan penting dalam menghasilkan radiasi Hawking.

Radiasi Hawking yang disimulasikan hanya bersifat termal pada rentang amplitudo lompatan tertentu, dan dalam simulasi, radiasi tersebut mulai meniru jenis ruangwaktu yang dianggap “datar”. Hal ini menunjukkan bahwa radiasi Hawking mungkin hanya bersifat termal dalam berbagai situasi, ketika ada perubahan lengkungan ruang-waktu akibat gravitasi.

Tidak jelas apa artinya ini bagi gravitasi kuantum, namun model ini menawarkan cara untuk mempelajari kemunculan radiasi Hawking di lingkungan yang tidak terpengaruh oleh dinamika liar pembentukan lubang hitam. Karena sangat sederhana, maka dapat diterapkan dalam berbagai pengaturan eksperimental, kata para peneliti.

“Hal ini dapat membuka jalan untuk mengeksplorasi aspek fundamental mekanika kuantum bersama dengan gravitasi dan ruang-waktu yang melengkung dalam berbagai pengaturan materi terkondensasi.” Para peneliti menulis.

Penelitian ini dipublikasikan di Penelitian tinjauan fisik.

Versi artikel ini pertama kali diterbitkan pada November 2022.