أ الثقب الأسود التناظرية يمكن أن تخبرنا شيئًا أو اثنين عن الإشعاع بعيد المنال المنبعث نظريًا من الشيء الحقيقي.

باستخدام سلسلة من الذرات في ملف واحد لمحاكاة أفق الحدث للثقب الأسود، لاحظ فريق من الفيزيائيين في عام 2022 ما يعادل ما نسميه إشعاع هوكينج – الجسيمات المتولدة من اضطرابات التقلبات الكمومية الناجمة عن اختراق الثقب الأسود في الزمكان.

ويقولون إن هذا يمكن أن يساعد في حل التوتر بين إطارين لا يمكن التوفيق بينهما حاليًا لوصف الكون: النظرية النسبية العامةوالذي يصف سلوك الجاذبية كمجال مستمر يعرف باسم الزمكان؛ وميكانيكا الكم، التي تصف سلوك الجسيمات المنفصلة باستخدام رياضيات الاحتمال.

شاهد ملخص البحث في المقطع أدناه:

من أجل نظرية موحدة للجاذبية الكمية يمكن تطبيقها عالميًا، تحتاج هاتان النظريتان غير القابلتين للامتزاج إلى إيجاد طريقة للتوافق بطريقة أو بأخرى.

متعلق ب: تمت محاكاة عالم الظل عند حافة الثقب الأسود لأول مرة

هذا هو المكان الثقوب السوداء تظهر في الصورة – ربما تكون أغرب الأجسام وأكثرها تطرفًا في الكون. هذه الأجسام الضخمة كثيفة للغاية لدرجة أنه، ضمن مسافة معينة من مركز كتلة الثقب الأسود، لا توجد سرعة كافية في الكون للهروب. ولا حتى سرعة الضوء.

تلك المسافة، متفاوتة ويسمى بأفق الحدث، اعتمادًا على كتلة الثقب الأسود. بمجرد أن يعبر جسم ما حدوده، لا يمكننا إلا أن نتخيل ما يحدث، حيث لا شيء يعود بمعلومات حيوية عن مصيره. لكن في عام 1974، ستيفن هوكينج اقترح أن انقطاع التقلبات الكمومية الناجمة عن أفق الحدث يؤدي إلى نوع من الإشعاع يشبه إلى حد كبير الإشعاع الحراري.

إذا كان إشعاع هوكينج موجودًا، فهو خافت جدًا بحيث لا يمكننا اكتشافه بعد. من الممكن أننا لن نغربلها أبدًا من سكون الكون. ولكننا نستطيع التحقيق في خصائصه عن طريق خلق نظائرها من الثقب الأسود في إعدادات المختبر.

وقد تم القيام بذلك من قبل، ولكن في نوفمبر 2022، جرب فريق بقيادة لوتي ميرتنز من جامعة أمستردام في هولندا شيئًا جديدًا.

كانت سلسلة الذرات أحادية البعد بمثابة طريق لـ “للقفز” من موضع إلى آخر. ومن خلال ضبط السهولة التي يمكن أن يحدث بها هذا القفز، يمكن للفيزيائيين أن يتسببوا في اختفاء خصائص معينة، مما يخلق بشكل فعال نوعًا من أفق الحدث الذي يتداخل مع الطبيعة الشبيهة بالموجة للإلكترونات.

وقال الفريق إن تأثير أفق الحدث المزيف أنتج ارتفاعًا في درجة الحرارة يتوافق مع التوقعات النظرية لنظام ثقب أسود مكافئ. ولكن فقط عندما يمتد جزء من السلسلة إلى ما بعد أفق الحدث.

هذا يمكن أن يعني تشابك من الجسيمات التي تمتد عبر أفق الحدث دورًا أساسيًا في توليد إشعاع هوكينج.

متعلق ب: تم تأكيد نظرية هوكينج الجريئة من خلال اصطدام الثقب الأسود بأعلى صوت على الإطلاق

كان إشعاع هوكينج الذي تمت محاكاته حراريًا فقط لنطاق معين من سعات القفزات، وفي ظل عمليات المحاكاة التي بدأت بمحاكاة نوع من الزمكان الذي يعتبر “مسطحًا”. يشير هذا إلى أن إشعاع هوكينج قد يكون حراريًا فقط في نطاق من المواقف، وعندما يكون هناك تغيير في اعوجاج الزمكان بسبب الجاذبية.

ليس من الواضح ما يعنيه هذا بالنسبة للجاذبية الكمية، لكن النموذج يقدم طريقة لدراسة ظهور إشعاع هوكينج في بيئة لا تتأثر بالديناميكيات البرية لتكوين الثقب الأسود. ولأنه بسيط للغاية، يمكن تطبيقه في مجموعة واسعة من الإعدادات التجريبية، كما قال الباحثون.

“هذا يمكن أن يفتح مجالًا لاستكشاف الجوانب الأساسية لميكانيكا الكم إلى جانب الجاذبية والزمكان المنحني في مختلف إعدادات المادة المكثفة.” كتب الباحثون.

وقد تم نشر البحث في أبحاث المراجعة البدنية.

نُشرت نسخة من هذه المقالة لأول مرة في نوفمبر 2022.