物理學家在實驗室里模擬了一個黑洞，然后它開始發(fā)光。

一個黑洞模擬可以告訴我們一兩件事，理論上由真實事物發(fā)出難以捉摸的輻射。

2022 年，一組物理學家使用單列原子鏈來模擬黑洞的事件視界，觀察到了相當于我們所說的霍金輻射– 由黑洞在時空中破裂引起的量子漲落擾動產(chǎn)生的粒子。

他們說，這可能有助于解決描述宇宙的兩個目前不可調和的框架之間的緊張關系：廣義相對論，它將引力的行為描述為稱為時空的連續(xù)場;以及量子力學，它使用概率數(shù)學來描述離散粒子的行為。

為了一個可以普遍應用的統(tǒng)一量子引力理論，這兩個不相溶的理論需要找到一種方法來以某種方式相處。

這是黑洞出現(xiàn)——可能是宇宙中最奇怪、最極端的天體。這些大質量天體的密度非常大，以至于在黑洞質心的一定距離內(nèi)，宇宙中的任何速度都不足以逃逸。甚至沒有光速。

那個距離，不同根據(jù)黑洞的質量，稱為事件視界。一旦一個物體越過了它的邊界，我們只能想象會發(fā)生什么，因為沒有任何東西會帶回關于它命運的重要信息。但在 1974 年，斯蒂芬·霍金提出由事件視界引起的量子漲落中斷會導致一種與熱輻射非常相似的輻射類型。

如果這種霍金輻射存在，那它對我們來說太微弱了，還無法檢測到。我們可能永遠無法從宇宙的嘶嘶作響的靜電中篩選出來。但我們可以探測其屬性通過創(chuàng)建黑洞類似物在實驗室環(huán)境中。

這以前已經(jīng)做過，但在 2022 年 11 月，荷蘭阿姆斯特丹大學的 Lotte Mertens 領導的一個團隊嘗試了新的東西。

一維原子鏈作為電子從一個位置“跳躍”到另一個位置。通過調整這種跳躍發(fā)生的難易程度，物理學家可以使某些特性消失，從而有效地產(chǎn)生一種干擾電子波狀性質的事件視界。

該團隊表示，這個虛假事件視界的影響產(chǎn)生了溫度升高，這與等效黑洞系統(tǒng)的理論預期相符。但前提是鏈條的一部分延伸到事件視界之外。

這可能意味著糾纏跨越事件視界的粒子有助于產(chǎn)生霍金輻射。

模擬的霍金輻射僅在一定范圍的跳躍幅度內(nèi)是熱的，并且在模擬開始時，模擬一種被認為是“平坦”的時空。這表明霍金輻射可能只是在一定情況下，并且當時空扭曲因引力而發(fā)生變化時。

目前尚不清楚這對量子引力意味著什么，但該模型提供了一種研究霍金輻射在不受黑洞形成的狂野動力學影響的環(huán)境中出現(xiàn)的方法。而且，研究人員說，因為它非常簡單，它可以在各種實驗裝置中發(fā)揮作用。

“這可以為在各種凝聚態(tài)設置中探索基本量子力學方面以及引力和彎曲時空開辟一個場所，”研究人員寫道.

該研究已發(fā)表在物理評論研究.

本文的一個版本于 2022 年 11 月首次發(fā)布。

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