قام الفيزيائيون بمحاكاة ثقب أسود في المختبر ، ثم بدأ في التوهج: Sciencealert

باستخدام سلسلة من الذرات في ملف واحد لمحاكاة أفق الحدث في ثقب أسود ، لاحظ فريق من الفيزيائيين في عام 2022 ما يعادل ما نسميه الإشعاع الصقور – الجسيمات المولودة من الاضطرابات في تقلبات الكم الناجمة عن كسر الثقب الأسود في الفضاء.

ويقولون إن هذا يمكن أن يساعد في حل التوتر بين اثنين من الأطر التي لا يمكن التوفيق بينها في الوقت الحالي لوصف الكون: النظرية العامة للنسبيةالذي يصف سلوك الجاذبية بأنه مجال مستمر يعرف باسم زمن الفضاء ؛ والميكانيكا الكمومية ، التي تصف سلوك الجزيئات المنفصلة باستخدام رياضيات الاحتمال.

شاهد ملخصًا للبحث في المقطع أدناه:

لنظرية موحدة للجاذبية الكمومية التي يمكن تطبيقها عالميًا ، تحتاج هاتان النظريتين غير القابلتين إلى إيجاد طريقة للانتقال بطريقة أو بأخرى.

متعلق ب: عالم الظل على حافة الثقب الأسود محاكاة لأول مرة

هذا هو المكان ثقوب سوداء تعال إلى الصورة – ربما أغرب الأشياء وأكثرها تطرفًا في الكون. هذه الأشياء الضخمة كثيفة للغاية لدرجة أنه ، على مسافة معينة من مركز الكتلة الأسود ، لا توجد سرعة في الكون كافية للهروب. ولا حتى سرعة الضوء.

تلك المسافة ، متفاوتة اعتمادًا على كتلة الثقب الأسود ، يطلق عليه أفق الحدث. بمجرد أن يعبر كائن حدوده ، لا يمكننا إلا أن نتخيل ما يحدث ، حيث لا شيء يعود بمعلومات حيوية عن مصيره. لكن في عام 1974 ، ستيفن هوكينج اقترح أن انقطاعات التقلبات الكمومية الناجمة عن أفق الحدث تؤدي إلى نوع من الإشعاع مشابهًا جدًا للإشعاع الحراري.

إذا كان هذا الإشعاع الصقور موجودًا ، فسيكون ذلك ضعيفًا للغاية بالنسبة لنا لاكتشافه بعد. من المحتمل أننا لن نغمرها أبدًا من الثابت في الكون. لكن نستطيع التحقيق في خصائصها عن طريق خلق التناظرية الثقب الأسود في الإعدادات المختبرية.

وقد تم ذلك من قبل ، ولكن في نوفمبر 2022 ، قام فريق بقيادة لوت ميرتنز من جامعة أمستردام في هولندا ، جرب شيئًا جديدًا.

خدم سلسلة أحادية البعد من الذرات كمسار ل الإلكترونات إلى “القفز” من موقف إلى آخر. من خلال ضبط السهولة التي يمكن أن يحدث بها هذا التنقل ، يمكن أن يتسبب الفيزيائيون في تختفي بعض الخصائص ، مما يخلق بشكل فعال نوعًا من أفق الحدث الذي يتداخل مع الطبيعة التي تشبه الموجة للإلكترونات.

وقال الفريق إن تأثير هذا الأفق الحدث المزيف أنتج ارتفاعًا في درجة الحرارة التي تتطابق مع التوقعات النظرية لنظام الثقب الأسود المكافئ ، حسبما قال الفريق ، ولكن فقط عندما امتد جزء من السلسلة إلى ما بعد أفق الحدث.

هذا يمكن أن يعني تشابك من الجسيمات التي تتجول في أفق الحدث دور فعال في توليد إشعاع الصقور.

كان إشعاع الصقور المحاكاة حراريًا فقط لمجموعة معينة من سعة القفزة ، وتحت عمليات المحاكاة التي بدأت بمحاكاة نوع من الفضاء الذي يعتبر “مسطحًا”. هذا يشير إلى أن إشعاع الصقور قد يكون حراريًا فقط داخل مجموعة من المواقف ، وعندما يكون هناك تغيير في تشوه الزمان بسبب الجاذبية.

من غير الواضح ما يعنيه هذا بالنسبة للجاذبية الكمومية ، لكن النموذج يوفر طريقة لدراسة ظهور إشعاع الصقور في بيئة لا تتأثر بالديناميات البرية لتشكيل ثقب أسود. ولأنه بسيط للغاية ، يمكن وضعه في مجموعة واسعة من الإعدادات التجريبية.

“هذا ، يمكن أن يفتح مكانًا لاستكشاف الجوانب الميكانيكية الكمومية الأساسية إلى جانب الجاذبية والأزواج المنحنية في مختلف أماكن المواد المكثفة ،” كتب الباحثون.

تم نشر البحث في أبحاث المراجعة البدنية.

تم نشر نسخة من هذه المقالة لأول مرة في نوفمبر 2022.