Випромінювання Гокінга. Фізики змоделювали чорну діру в лабораторії і спостерігали надзвичайний ефект

Чорну діру змоделювали в лабораторії (Фото:Juric.P/depositphotos)

Команда фізиків з Амстердамського університету в Нідерландах змогла змоделювати чорну діру в лабораторних умовах. У такий спосіб дослідники змогли побачити еквівалент випромінювання Гокінга, ефекту, що вважається ключовим елементом у розумінні еволюції чорних дір.

Чорні діри є об’єктами з неймовірною щільністю. Вони мають дуже сильне гравітаційне поле, яке змушує світло і інші частинки рухатися без змоги вибратися. Навколо них можна побудувати уявну гіперповерхню в просторі-часі, яку називають горизонтом подій. Ця поверхня відділяє точки простору-часу, звідки світло може потрапити до спостерігача, від тих, звідки світло потрапити до спостерігача вже не зможе.

Ще 50 років тому фізик Стівен Гокінг припускав, що існує певна ймовірність того, що з’явиться елементарна частинка з негативною енергією, що зможе вирватися з чорної діри. Процес, під час якого з чорної діри випаровуються елементарні частинки, такі як фотони, електрони та кварки, отримав назву випромінювання Гокінга. Цей ефект передбачає, що всі чорні діри, незалежно від їхньої маси, зрештою випаровуються.

Якщо випромінювання Гокінга й існує, воно надто слабке, щоб люди могли виявити його і спостерігати за ним. Але його властивості можна вивчати, створивши аналоги чорної діри в лабораторних умовах, що й зробили дослідники з Амстердама.

Як пише Science Alert, використовуючи ланцюжок атомів вчені змоделювали горизонт подій чорної діри. Двовимірний ланцюжок атомів став шляхом для електронів, що дозволяв їм переходити з однієї позиції до іншої. Налаштувавши таку модель, фізики сформували своєрідний горизонт подій і спостерігали еквівалент випромінювання Гокінга. Ефект від цього фальшивого горизонту подій спричинив підвищення температури, яке відповідає теоретичним очікуванням.

Модель, що відкриває шлях до вивчення появи випромінювання Гокінга, припускають вчені, тепер може бути використана в широкому діапазоні експериментальних установок.

«Це може відкрити місце для дослідження фундаментальних квантово-механічних аспектів поряд із гравітацією та викривленим простором-часом у різних середовищах конденсованої речовини», — пишуть автори дослідження у висновках, опублікованих в журналі Physical Review Research.