Symulacje horyzontu zdarzeń czarnej dziury mogą pomóc nam lepiej zrozumieć jedno z najbardziej nieuchwytnych zjawisk w fizyce – promieniowanie Hawkinga. W 2022 roku zespół fizyków z Uniwersytetu w Amsterdamie przeprowadził eksperyment, w którym wykorzystano łańcuch atomów, aby zasymulować horyzont zdarzeń czarnej dziury. Efektem było zaobserwowanie zjawiska przypominającego promieniowanie, które Hawking przewidział teoretycznie w latach 70.

To odkrycie może pomóc rozwiązać sprzeczności pomiędzy ogólną teorią względności a mechaniką kwantową – dwoma fundamentalnymi, ale niekompatybilnymi modelami opisującymi Wszechświat. Podczas gdy ogólna teoria względności opisuje grawitację jako ciągłe pole zwane czasoprzestrzenią, mechanika kwantowa opisuje zachowanie cząstek za pomocą równań probabilistycznych.

Czarne dziury, ze względu na swoją ekstremalną gęstość i fakt, że nic – nawet światło – nie może uciec z ich horyzontu zdarzeń, stanowią klucz do zrozumienia tych dwóch teorii. Według Stephena Hawkinga, zakłócenia w kwantowych fluktuacjach wywołane horyzontem zdarzeń prowadzą do emisji promieniowania podobnego do termicznego.

Choć rzeczywiste promieniowanie Hawkinga jest zbyt słabe, aby je bezpośrednio wykryć, symulacje laboratoryjne pozwalają nam badać jego właściwości. Zespół fizyków zaobserwował wzrost temperatury odpowiadający teoretycznym oczekiwaniom dotyczącym promieniowania Hawkinga, gdy część atomowego łańcucha znajdowała się poza „fałszywym” horyzontem zdarzeń.

Badania te sugerują, że splątanie cząstek, które znajdują się po obu stronach horyzontu zdarzeń, może być kluczowe dla powstania promieniowania Hawkinga. Eksperyment oferuje nową metodę badania zjawisk kwantowo-grawitacyjnych w kontrolowanym środowisku, bez konieczności symulacji dynamicznego procesu formowania się czarnej dziury.

Źródło: Science Alert