Analog crne rupe mogao bi da nam otkrije fundamentalne istine o nedokučivom zračenju koje teoretski emituje prava, kosmička anomalija.

Koristeći lanac atoma u jednom redu za simulaciju Horizonta događaja crne rupe, tim fizičara je 2022. godine posmatrao ekvivalent onoga što nazivamo Hawkingovo zračenje – čestice rođene iz poremećaja u kvantnim fluktuacijama koje izaziva prekid u prostorno-vremenskom kontinuumu crne rupe.

Ovo otkriće, kažu naučnici, moglo bi pomoći u prevazilaženju vječitog jaza između dva trenutno neuskladiva okvira za opisivanje Univerzuma: Opće teorije relativnosti, koja opisuje ponašanje gravitacije kao kontinuirano polje poznato kao prostor-vrijeme; i Kvantne mehanike, koja opisuje ponašanje diskretnih čestica koristeći matematiku vjerovatnoće.

Tu na scenu stupaju crne rupe – vjerovatno najbizarniji, najekstremniji čuvari tajni u univerzumu. Ovi masivni objekti su tako nevjerovatno gusti da, unutar određene udaljenosti od njihovog centra mase, nijedna brzina u Univerzumu nije dovoljna za bijeg. Čak ni brzina svjetlosti.

Ta udaljenost, koja varira ovisno o masi crne rupe, naziva se Horizont događaja. Jednom kada objekat pređe tu granicu, možemo samo nagađati o njenoj sudbini, budući da se ništa ne vraća s ključnim informacijama o onome što se tamo dešava. Ali 1974. godine, Stephen Hawking je pretpostavio da prekidi u kvantnim fluktuacijama izazvani Horizontom događaja rezultiraju tipom zračenja vrlo sličnim termalnom zračenju.

Ako ovo Hawkingovo zračenje zaista postoji, preslabo je da bismo ga detektovali. Moguće je da ga nikada nećemo izvući iz šištećeg šuma univerzuma. Ali možemo istražiti njegova svojstva stvaranjem analoga crne rupe u laboratorijskim uslovima.

To je rađeno i prije, ali u novembru 2022. godine, tim predvođen Lotte Mertens sa Univerziteta u Amsterdamu, Holandija, isprobao je nešto novo, elegantnije.

Jednodimenzionalni lanac atoma poslužio je kao put za elektrone da “skaču” s jedne pozicije na drugu. Podešavanjem lakoće s kojom se to skakanje moglo dogoditi, fizičari su mogli prouzrokovati nestanak određenih svojstava, efikasno stvarajući vrstu lažnog Horizonta događaja koji je ometao talasnu prirodu elektrona.

Efekat ovog vještačkog Horizonta događaja proizveo je porast temperature koji se poklapao s teorijskim očekivanjima ekvivalentnog sistema crne rupe, rekao je tim, ali samo kada se dio lanca protezao izvan Horizonta događaja.

To bi moglo značiti da je kvantna isprepletenost čestica koje se nalaze s obje strane Horizonta događaja ključna u generisanju Hawkingovog zračenja.

Simulirano Hawkingovo zračenje bilo je termalno samo za određeni raspon amplituda skakanja, i to pod simulacijama koje su započele oponašanjem prostora-vremena koje se smatra ‘ravnim’. Ovo nagovještava da bi Hawkingovo zračenje moglo biti termalno samo u određenom rasponu situacija, i to kada dođe do promjene u iskrivljenju prostora-vremena zbog gravitacije.

Nije jasno šta ovo znači za kvantnu gravitaciju, ali model nudi način da se prouči nastanak Hawkingovog zračenja u okruženju na koje ne utiče divlja dinamika formiranja crne rupe. I, budući da je tako jednostavan, može se primijeniti u širokom spektru eksperimentalnih postavki, navode istraživači.

“Ovo otvara put za istraživanje fundamentalnih kvantno-mehaničkih tajni skrivenih unutar gravitacije i zakrivljenog prostora-vremena u različitim okruženjima kondenzirane materije,” napisali su naučnici.