ایجاد یک سیاهچاله در آزمایشگاه به نتیجه عجیبی منجر شد

دانشمندان سرانجام موفق به ایجاد یک سیاهچاله در آزمایشگاه شدند. در طی این آزمایش، فیزیکدانان به نتایج جالبی در مورد تابش هاوکینگ رسیدند که ممکن است معمای دیرینه آن را حل کند.

به گزارش گجت نیوز، این آزمایش مربوط به سال 2022 است که تیمی از محققان توانستند با استفاده از زنجیره ای از اتم ها در یک فایل، تابش معروف هاوکینگ را رصد کنند تا افق رویداد یک سیاهچاله را شبیه سازی کنند. تشعشعات هاوکینگ مربوط به انتشار ذرات از داخل سیاهچاله است که به دلیل نوسانات و آشفتگی های کوانتومی رخ می دهد. البته شایان ذکر است که این نوسانات پس از شکسته شدن سطوح فضا-زمان در سیاهچاله رخ می دهد.

نتایج جالب ایجاد سیاهچاله در آزمایشگاه

مشکلی در فیزیک سال هاست که همه متخصصان را آزار می دهد و با وجود چندین دهه تلاش، هنوز نتوانسته اند راه حل مشترکی پیدا کنند. این مشکل به آشتی بین نظریه نسبیت عام اینشتین و مکانیک کوانتومی مربوط می شود. اگر بتوانیم مفاهیم این دو را هم در عمل و هم در تئوری ترکیب کنیم، به نظریه همه چیز می رسیم.

نظریه نسبیت عام رفتار گرانش را به عنوان یک میدان پیوسته در فضا-زمان مطالعه می کند و تمام مسائل ارائه شده در این نظریه صحیح و کاملاً اثبات شده است. از سوی دیگر، برخلاف نسبیت عام، مکانیک کوانتومی رفتار ذرات گسسته را با استفاده از ریاضیات احتمال توصیف می کند. به عبارت دیگر، مفاهیم نسبیت عام بیشتر در ابعاد ماکروسکوپی کاربرد دارد و مکانیک کوانتومی بیشتر با ابعاد میکروسکوپی سروکار دارد.

برای رسیدن به نظریه همه چیز راهی جز ترکیب این دو نظریه معروف وجود ندارد و اینجاست که سیاهچاله ها وارد عمل می شوند. زیرا سیاهچاله ها با ابعاد شگفت انگیزشان در مفاهیم نسبیت عام و رویدادهای کوانتومی در کشش آنها در مفاهیم مکانیک کوانتومی نیز قابل بررسی است. در واقع، آنها از گذشته پیش‌بینی کرده‌اند که پاسخ به نظریه همه چیز احتمالاً در سیاه‌چاله‌ها خواهد بود.

سیاهچاله ها و رابطه آنها با تشعشعات هاوکینگ

سیاهچاله ها اجرام کیهانی عظیمی هستند که به دلیل چگالی انفجارشان، نمی توان با هر سرعتی، حتی سرعت نور، از آنها خارج شد. به همین دلیل ما هیچ اطلاعی از آن نداریم و همیشه برای ما در هاله ای از ابهام بوده است.

حد سیاهچاله بسته به جرم آن تغییر می کند و فاصله بی بازگشت نامیده می شود. در این مرز که افق رویداد نامیده می شود، بنا به پیشنهاد استیون هاوکینگ در سال 1974، اختلالات در نوسانات کوانتومی افق رویداد می تواند منجر به نوعی تابش بسیار شبیه به تابش گرمایی شود.

قدرت امواج این تشعشع به قدری کم است که فیزیکدانان نتوانسته اند مستقیماً آن را تشخیص دهند، اما اکنون با تشکیل سیاهچاله ای در آزمایشگاه توانسته اند افق رویداد آن را بررسی کنند و به نتایج جالبی در مورد تابش هاوکینگ برسند.

در این آزمایش ها، محققان با ایجاد زنجیره ای یک بعدی از اتم ها، مسیری برای پرش الکترون ها از یک موقعیت به موقعیت دیگر ایجاد کردند. با تنظیم ساده این پرش، فیزیکدانان می توانند به طور موثر افق رویدادی را ایجاد کنند که با حذف خواص خاصی، ماهیت موج مانند الکترون ها را مختل می کند.

درهم تنیدگی ذرات، موثر در تابش هاوکینگ

به گفته محققان این تیم، تأثیر این افق رویداد نادرست باعث افزایش دما شد که مطابق با انتظارات نظری یک سیستم سیاه‌چاله مربوطه بود. با این حال، این تنها زمانی اتفاق افتاد که بخشی از زنجیره الکترونی فراتر از افق رویداد گسترش یافت. این ممکن است به این نتیجه منجر شود که درهم تنیدگی ذرات در افق رویداد در تولید تابش هاوکینگ موثر است.

آزمایش‌ها نشان داد که تشعشعات هاوکینگ تنها در موقعیت‌های محدودی و زمانی که انحنای فضا-زمان به دلیل گرانش تغییر می‌کند، می‌تواند به حالت حرارتی ساطع شود. هنوز مشخص نیست که این برای گرانش کوانتومی چه معنایی دارد، اما می‌تواند مسیری را برای مطالعه عمیق‌تر تابش هاوکینگ فراهم کند و به ما امکان می‌دهد تا تأثیر حالت‌های دینامیکی سیاه‌چاله بر آن را مطالعه کنیم.

محققان این مطالعه در مقاله خود نوشتند:

این می تواند زمینه ای برای کاوش جنبه های مکانیکی کوانتومی بنیادی علاوه بر گرانش و فضازمان منحنی در حالت های مختلف ماده متراکم فراهم کند.