物理学者が実験室でブラックホールをシミュレーションしたところ、ブラックホールが輝き始めた：ScienceAlert

ブラックホールに相当するものは、理論的には実物が放出するとらえどころのない放射線について、何かを教えてくれるかもしれない。

2022 年の物理学者チームは、単一コイル内の一連の原子を使用してブラック ホールの事象の地平線をシミュレートし、ホーキング放射と呼ばれるもの、つまりブラック ホールの貫通によって引き起こされる量子ゆらぎの摂動から生成される粒子と同等の放射を観察しました。 自由時間。

彼らは、これが、宇宙を記述するための現在矛盾している 2 つの枠組みの間の緊張を解決するのに役立つ可能性があると述べています。それは、重力の挙動を時空として知られる連続的な場として記述する一般相対性理論です。 そして量子力学は、確率の数学を使用して離散粒子の挙動を説明します。

普遍的に適用できる量子重力の統一理論のためには、これら 2 つの混ざらない理論が何らかの方法で適合する方法を見つける必要があります。

ここで、おそらく宇宙で最も奇妙で最も極端な天体であるブラック ホールが登場します。 これらの巨大な天体は密度が非常に高いため、ブラック ホールの質量中心から一定の距離以内では、宇宙では脱出するのに十分な速度がありません。 光の速さにも及ばない。

その距離、 不均等 ブラックホールの質量に応じて事象の地平線と呼ばれます。 物体がその境界を越えると、その運命に関する重要な情報は何も返されないため、私たちは何が起こるかを想像することしかできません。 しかし、1974 年にスティーブン ホーキング博士は、事象の地平線によって引き起こされる量子ゆらぎの中断により、熱放射に非常によく似た種類の放射が生じると提案しました。

ホーキング放射が存在するとしても、それはまだ検出するには弱すぎます。 私たちがそれを宇宙の静寂から決して取り出すことはできないかもしれません。 しかし、実験室環境でブラックホール類似物を作成することで、その特性を検証することができます。

これは以前にも行われたことですが、2022年11月、オランダのアムステルダム大学のロッテ・メルテンス率いるチームが新しいことに挑戦しました。

原子の一次元鎖は、 ある位置から別の位置に「ジャンプ」すること。 このジャンプの起こりやすさを調整することで、物理学者は特定の特性を消失させ、電子の波のような性質を妨げる一種の事象の地平線を効果的に作り出すことができます。

研究チームによると、偽の事象の地平線の影響により、同等のブラックホール系の理論的予測と一致する温度上昇が生じたという。 ただし、連鎖の一部が事象の地平線を超えて拡張する場合に限ります。

これは、事象の地平線を横切って広がる粒子のもつれがホーキング放射の生成に役立っていることを意味している可能性があります。

シミュレートされたホーキング放射は、ジャンプ振幅の特定の範囲にわたってのみ熱的であり、シミュレーションの下で、「平坦」と考えられるタイプの時空をシミュレートし始めました。 これは、ホーキング放射がさまざまな状況、および重力による時空の歪みに変化が生じた場合にのみ熱的である可能性があることを示唆しています。

これが量子重力にとって何を意味するかは明らかではないが、このモデルは、ブラック ホール形成の野生のダイナミクスの影響を受けない環境におけるホーキング放射の出現を研究する方法を提供する。 非常にシンプルなため、幅広い実験環境に応用できると研究者らは述べた。

「これは、さまざまな凝縮物質環境における重力や湾曲した時空とともに、量子力学の基本的な側面を探求する道を開く可能性があります。」 研究者たちはこう書いています。

この研究は、 フィジカルレビュー調査。

この記事のバージョンは 2022 年 11 月に初めて公開されました。