Fizičari su 2022. godine postigli nešto izvanredno: koristeći lanac atoma u jednom nizu za simulaciju horizonta događaja crne rupe, posmatrali su ekvivalent onoga što nazivamo Hokingovim zračenjem. Reč je o česticama koje nastaju iz kvantnih fluktuacija zbog prekida u prostor-vremenu što uzrokuje crna rupa, a otkriće bi moglo biti ključno za rešavanje jedne od najvećih zagonetki moderne fizike, piše Science Alert.
Naučnici se decenijama suočavaju s napetostima između dva temeljna okvira za opisivanje svemira. S jedne strane je opšta teorija relativnosti, koja opisuje gravitaciju kao kontinuirano polje poznato kao prostor-vreme. S druge strane je kvantna mehanika, koja se bavi ponašanjem diskretnih čestica koristeći matematiku verivatnoće-
Da bi se do jedinstvene teorije kvantne gravitacije ove dve, za sada nepomirljive teorije, moraju se uskladiti. Tu na scenu stupaju crne rupe, najekstremnije pojave u svemiru. Toliko su guste da unutar određene udaljenosti od središta, poznate kao horizont događaja, ništa ne može pobeći – čak ni svetlost. Iako ne možemo znati šta se događa jednom kad nešto pređe tu granicu, slavni fizičar Stuven Hoking je 1974. godine predložio da prekidi u kvantnim fluktuacijama na samom horizontu događaja rezultiraju vrstom zračenja vrlo sličnom toplotnom. To zračenje kasnije je nazvano njegovim imenom.
Problem je što, ako postoji, ovo zračenje je preslabo da bismo ga detektovali postojećom tehnologijom. Zbog toga se naučnici okreću laboratorijskim simulacijama da istraže njegova svojstva. Iako su se slični eksperimenti sprovodili i ranije, istraživači predvođeni Lote Mertensom sa Univerziteta u Amsterdamu je u studiji iz 2022. godine isprobali nešto novo. Koristili su jednodimenzionalni lanac atoma kao stazu po kojoj su elektroni mogli skakati s jedne pozicije na drugu. Podešavanjem lakoće s kojom se to skakanje odvijalo, fizičari su stvorili veštački horizont događaja koji je ometao talasnu prirodu elektrona. Učinak ovog lažnog horizonta događaja izazvao je porast temperature koji se podudarao s teorijskim očekivanjima za crne rupe.
Zanimljivo je da se to dogodilo samo kada se deo lanca atoma protezao van horizonta događaja, što bi moglo značiti da je kvantna isprepletenost čestica s obe strane horizonta ključna za stvaranje Hokingovog zračenja. Simulirano zračenje bilo je toplotno samo pod određenim uslovima, što sugeriše da je Hokingovo zračenje toplotno jedino u specifičnim situacijama, posebno kada postoji promena u zakrivljenosti prostor-vremena zbog gravitacije. Iako još nije jasno št a to znači za kvantnu gravitaciju, ovaj model nudi jednostavan način proučavanja fenomena u kontrolisanom okruženju, bez uticaja divlje dinamike stvaranja prave crne rupe. Zbog svoje jednostavnosti, model se može primeniti u širokom rasponu eksperimentalnih postavki.
„Ovo može otvoriti put za istraživanje temeljnih kvantnomehaničkih aspekata uz gravitaciju i zakrivljenje prostor-vremena u različitim postavkama kondenzovanne materije”, napisali su istraživači u naučnom radu objavljenom u časopisu Physical Review Research.
(Indeks)
