Un nou tip de analog al găurii negre ne-ar putea spune câteva lucruri despre o radiație evazivă emisă teoretic de găurile negre reale.
Utilizând un lanț de atomi în linie simplă pentru a simula orizontul de evenimente al unei găuri negre, o echipă de fizicieni a observat echivalentul a ceea ce noi numim radiație Hawking – particule născute din perturbații ale fluctuațiilor cuantice cauzate de ruptura găurii negre în spațiu-timp.
Acest lucru, spun ei, ar putea ajuta la rezolvarea tensiunii dintre două cadre de lucru în prezent ireconciliabile pentru descrierea Universului: teoria generală a relativității, care descrie comportamentul gravitației ca un câmp continuu cunoscut sub numele de spațiu-timp și mecanica cuantică, care descrie comportamentul particulelor discrete folosind matematica probabilităților.
Pentru o teorie unificată a gravitației cuantice care să poată fi aplicată la nivel universal, aceste două teorii imiscibile trebuie să găsească o modalitate de a se înțelege cumva.
Aici intră în scenă găurile negre – probabil cele mai ciudate și extreme obiecte din Univers. Aceste obiecte masive sunt atât de incredibil de dense încât, la o anumită distanță de centrul de masă al găurii negre, nicio viteză din Univers nu este suficientă pentru a scăpa. Nici măcar viteza luminii.
Această distanță, care variază în funcție de masa găurii negre, se numește orizontul evenimentelor. Odată ce un obiect trece de granița acestuia, ne putem doar imagina ce se întâmplă, deoarece nimic nu se întoarce cu informații vitale despre soarta sa. Însă, în 1974, Stephen Hawking a propus că întreruperile fluctuațiilor cuantice cauzate de orizontul evenimentelor au ca rezultat un tip de radiație foarte asemănător cu radiația termică.
Dacă această radiație Hawking există, ea este mult prea slabă pentru a fi detectată deocamdată. Este posibil ca noi să nu o putem extrage niciodată din statica șuierătoare a Universului. Dar îi putem cerceta proprietățile prin crearea unor analogi ai găurilor negre în laborator.
Acest lucru a mai fost făcut înainte, dar acum o echipă condusă de Lotte Mertens de la Universitatea din Amsterdam, Olanda, a făcut ceva nou.
Un lanț unidimensional de atomi a servit drept cale pentru ca electronii să „sară” dintr-o poziție în alta. Prin reglarea ușurinței cu care se poate produce acest salt, fizicienii au putut face ca anumite proprietăți să dispară, creând efectiv un fel de orizont al evenimentelor care a interferat cu natura ondulatorie a electronilor.
Efectul acestui fals orizont de evenimente a produs o creștere a temperaturii care se potrivește cu așteptările teoretice ale unui sistem echivalent de găuri negre, a precizat echipa, dar numai atunci când o parte a lanțului se extinde dincolo de orizontul de evenimente.
Acest lucru ar putea însemna că încâlcirea particulelor care traversează orizontul evenimentelor are un rol esențial în generarea radiației Hawking.
Radiația Hawking simulată a fost termică doar pentru o anumită gamă de amplitudini de salt și în cadrul unor simulări care au început prin a imita un tip de spațiu-timp considerat „plat”. Acest lucru sugerează că radiația Hawking poate fi termică doar într-o anumită gamă de situații și atunci când există o schimbare în deformarea spațiu-timpului din cauza gravitației.
Nu este clar ce înseamnă acest lucru pentru gravitația cuantică, dar modelul oferă o modalitate de a studia apariția radiației Hawking într-un mediu care nu este influențat de dinamica sălbatică a formării unei găuri negre. Și, pentru că este atât de simplu, poate fi pus în aplicare într-o gamă largă de setări experimentale, au declarat cercetătorii.