Käyttämällä atomiketjua yhdessä tiedostossa mustan aukon tapahtumahorisontin mallintamiseen, fyysikot havaitsivat vastaavan, mitä me kutsumme. Hawkingin säteily – hiukkaset, jotka syntyvät mustan aukon aika-avaruusaukon aiheuttamasta kvanttivaihtelujen häiriöstä.
He sanovat, että tämä voisi auttaa ratkaisemaan ristiriidan kahden tällä hetkellä ristiriitaisen kehyksen välillä universumin kuvaamisessa: yleinen suhteellisuusteoria, joka kuvaa painovoiman käyttäytymistä jatkuvana kenttänä, joka tunnetaan nimellä tila-aika, ja kvanttimekaniikka, joka kuvaa diskreettien hiukkasten käyttäytymistä. käyttämällä matematiikan todennäköisyyksiä Jotta voitaisiin luoda yhtenäinen kvanttigravitaatioteoria, jota voitaisiin soveltaa universaalisti, näiden kahden yhteensopimattoman teorian on löydettävä tapa tulla toimeen jotenkin.
Tässä tulee esiin mustat aukot – ehkä maailmankaikkeuden oudoimmat, äärimmäisimmät esineet. Nämä massiiviset esineet ovat niin uskomattoman tiheitä, että tietyllä etäisyydellä mustan aukon massakeskipisteestä mikään maailmankaikkeuden nopeus ei riitä pakoon. Jopa valon nopeus. Tätä etäisyyttä, joka riippuu mustan aukon massasta, kutsutaan tapahtumahorisontti. Kun esine ylittää rajansa, voimme vain kuvitella, mitä tapahtuu, koska mitään ei palauteta elintärkeällä tiedolla sen kohtalosta.
Mutta vuonna 1974 Stephen Hawking ehdotti, että tapahtumahorisontin aiheuttamat katkokset kvanttivaihteluissa johtavat lämpösäteilyn kaltaiseen säteilyn tyyppiin. Jos tämä Hawking-säteily on olemassa, se on liian heikko havaittavaksi. Emme ehkä koskaan pysty erottamaan sitä maailmankaikkeuden suhisevasta staattisuudesta. Mutta voimme tutkia sen ominaisuuksia luomalla analogeja mustista aukoista laboratorio-olosuhteissa.
Näin on tehty aiemminkin, mutta viime vuonna julkaistussa tutkimuksessa, jota johti Lotta Mertens Amsterdamin yliopistosta Hollannista, fyysikot tekivät jotain uutta. Yksiulotteinen atomiketju toimi elektronien "hyppäämisen" poluna paikasta toiseen. Muuttamalla näiden hyppyjen helppoutta, fyysikot voivat saada tietyt ominaisuudet katoamaan, mikä tehokkaasti loi eräänlaisen tapahtumahorisontin, joka häiritsi elektronien aaltomaista luonnetta.
Tämän väärän tapahtumahorisontin vaikutus sai aikaan lämpötilan nousun, joka täytti vastaavan mustien aukkojen järjestelmän teoreettiset odotukset, mutta vain silloin, kun osa ketjusta ulottui tapahtumahorisontin ulkopuolelle. Tämä voi tarkoittaa, että tapahtumahorisontin ylittävien hiukkasten takertuminen on tärkeä rooli Hawking-säteilyn synnyssä.
Simuloitu Hawking-säteily oli termistä vain tietyllä piikkiamplitudialueella ja simulaatioissa, jotka alkoivat simuloimalla tietyntyyppistä aika-avaruutta, jonka oletettiin olevan "litteä". Tämä osoittaa, että Hawking-säteily voi olla termistä vain tietyissä tilanteissa, kun aika-avaruuden kaarevuus muuttuu painovoiman vaikutuksesta.
Ei ole selvää, mitä tämä tarkoittaa kvanttigravitaatiolle, mutta malli tarjoaa tavan tutkia Hawking-säteilyn esiintymistä väliaineessa, johon mustien aukkojen muodostumisen villi dynamiikka ei vaikuta. Ja koska se on niin yksinkertainen, sitä voidaan käyttää monenlaisissa kokeellisissa olosuhteissa, tutkijat sanovat.
"Tämä voi avata mahdollisuuksia tutkia perustavanlaatuisia kvanttimekaanisia näkökohtia, samoin kuin painovoimaa ja vääntynyttä aika-aikaa erilaisissa tiivistyneen aineen olosuhteissa", fyysikot selittävät artikkelissaan.
Mielenkiintoista myös:
- Tekoälyn kuusi käskyä
- 10 löytöä, jotka todistavat Einsteinin olevan oikeassa maailmankaikkeudesta. Ja 1, joka kieltää