Ved at bruge en række af atomer i en enkelt række for at simulere et sort huls begivenhedshorisont, observerede et hold af fysikere i 2022 ækvivalenten af det, der kaldes Hawking-stråling. Det er partikler skabt af forstyrrelser i kvantefluktuationer forårsaget af det sorte huls brud i rumtiden.
De har hævdet, at det kan hjælpe med at løse spændingen mellem to i øjeblikket uforenelige rammer for at beskrive universet: den generelle relativitetsteori, der beskriver tyngdekraftens adfærd som et kontinuerligt felt kendt som rumtid samt kvantemekanik, der beskriver adfærden af diskrete partikler ved hjælp af sandsynlighedens matematik.
For at opnå en samlet teori om kvantegravitation, der kan anvendes universelt, skal disse to uforenelige teorier finde en måde at arbejde sammen på.
Her kommer sorte huller ind i billedet - muligvis de mærkeligste og mest ekstreme objekter i universet. Disse massive objekter er så utroligt tætte, at der inden for en vis afstand fra det sorte huls massecenter er ingen tilstrækkelig hastighed i universet til at undslippe. Ikke engang lysets hastighed.
Den afstand, som varierer afhængigt af det sorte huls masse, kaldes begivenhedshorisonten. Når et objekt krydser denne grænse, kan vi kun forestille os, hvad der sker, da intet vender tilbage med vital information om dets skæbne. Det skriver ScienceAlert.
Men i 1974 foreslog den verdenskendte Stephen Hawking, at forstyrrelser i kvantefluktuationer forårsaget af begivenhedshorisonten resulterer i en type stråling, der ligner termisk stråling.
Hvis denne Hawking-stråling eksisterer, er den alt for svag til, at det er muligt at opdage den. Det er muligt, at vi aldrig vil kunne adskille den fra universets baggrundsstøj. Men vi kan undersøge dens egenskaber ved at skabe simulationer af sorte huller i laboratorieindstillinger.
Dette er blevet gjort før, men i november 2022 forsøgte et hold ledet af Lotte Mertens fra University of Amsterdam i Holland noget nyt.
En en-dimensionel række af atomer fungerede som en sti for elektroner til at 'hoppe' fra en position til en anden. Ved at justere hvor let dette kunne forekomme, kunne fysikerne få visse egenskaber til at forsvinde, hvilket effektivt skabte en slags begivenhedshorisont, der forstyrrede elektronernes bølgelignende natur.
Effekten af denne falske begivenhedshorisont producerede en temperaturstigning, der matchede teoretiske forventninger til et tilsvarende sort hul, men kun når en del af kæden strakte sig ud over begivenhedshorisonten, sagde holdet.
Dette kunne betyde, at sammenfiltringen af partikler, der strækker sig over begivenhedshorisonten, er instrumental i at generere Hawking-stråling.
Den simulerede Hawking-stråling var kun termisk for et bestemt interval af amplituder og under simuleringer, der begyndte med at efterligne en slags rumtid, der betragtes som 'flad'. Dette antyder, at Hawking-stråling måske kun er termisk inden for et bestemt udvalg af situationer, og når der er en ændring i rummets krumning på grund af tyngdekraften.
Det er uklart, hvad dette betyder for kvantegravitation, men modellen tilbyder en måde at studere fremkomsten af Hawking-stråling i et miljø, der ikke er påvirket af de vilde dynamikker ved dannelsen af et sort hul. Og fordi den er så enkel, kan den bruges i en bred vifte af eksperimentelle opsætninger, sagde forskerne.
"Dette kan åbne en mulighed for at udforske grundlæggende kvantemekaniske aspekter sammen med tyngdekraft og krumlede rumtider i forskellige kondenserede materieindstillinger," skrev forskerne.
