نتایج جالب از ساخت سیاه چاله در آزمایشگاه

دانشمندان سرانجام موفق به ایجاد سیاهچاله در آزمایشگاه شدند. در طی این آزمایش، فیزیکدانان به نتایج جالبی در مورد تابش هاوکینگ رسیدند که ممکن است به معمای دیرینه آنها پاسخ دهد.

به گزارش گجت نیوز، این آزمایش مربوط به سال 2022 است که در آن 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 گسیل 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 فروپاشی سطوح فضا-زمان در سیاهچاله رخ می دهد.

سال هاست که مشکلی در فیزیک ذهن همه متخصصان را به خود مشغول کرده است و با وجود چندین دهه تلاش، هنوز نمی توانند به یک پاسخ مشترک برسند. این سوال به آشتی بین نظریه نسبیت عام انیشتین و مکانیک کوانتومی مربوط می شود، اگر بتوانیم مفاهیم این دو را هم در عمل و هم در تئوری ترکیب کنیم، می توانیم به نظریه همه چیز برسیم.

نظریه نسبیت عام به بررسی رفتار گرانش به عنوان میدان پیوسته در فضا-زمان می پردازد و تمامی سوالات ارائه شده در این نظریه صحیح و کاملا اثبات شده است. از سوی دیگر، برخلاف نسبیت عام، مکانیک کوانتومی رفتار ذرات گسسته را با استفاده از ریاضیات احتمالی توصیف می کند. به عبارت دیگر، مفاهیم نسبیت عام در ابعاد ماکروسکوپی صادق تر است و مکانیک کوانتومی بیشتر به ابعاد میکروسکوپی می پردازد.

برای دستیابی به نظریه همه چیز، راهی جز ترکیب این دو نظریه شناخته شده وجود ندارد و اینجاست که سیاهچاله ها وارد عمل می شوند. زیرا سیاهچاله ها با ابعاد حیرت انگیز خود را می توان در مفاهیم نسبیت عام بررسی کرد و رویدادهای کوانتومی در کشش آنها را نیز در مفاهیم مکانیک کوانتومی بررسی کرد. در واقع، آنها از گذشته پیش‌بینی کردند که پاسخ به نظریه همه چیز احتمالاً در سیاهچاله‌ها نهفته است.

سیاهچاله ها و ارتباط آنها با تشعشعات هاوکینگ

سیاهچاله ها اجرام کیهانی عظیمی هستند که به دلیل چگالی فزاینده آنها با هیچ سرعتی حتی سرعت نور نمی توانند فرار کنند. به همین دلیل است که ما هیچ اطلاعاتی از او نداریم و همیشه برای ما در هاله ای از ابهام بوده است.

مرز سیاهچاله بسته به جرم آن تغییر می کند و به آن فاصله ای گفته می شود که پس از آن برگشتی وجود ندارد. این مرز که افق رویداد نامیده می شود، طبق پیشنهاد استیون هاوکینگ در سال 1974، اختلال در نوسانات کوانتومی افق رویداد می تواند منجر به نوعی تابش بسیار شبیه به تابش گرمایی شود.

قدرت این امواج تابشی آنقدر کم است که فیزیکدانان نمی توانند مستقیماً آنها را تشخیص دهند، اما اکنون با ساختن سیاهچاله ای در آزمایشگاه توانستند افق رویداد آن را مطالعه کنند و به نتایج جالبی در مورد تابش هاوکینگ رسیدند.

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 آسان این پرش، فیزیکدانان می توانند به طور موثر افق رویدادی را ایجاد کنند که با حذف ویژگی های خاص، با ماهیت موج مانند الکترون ها تداخل ایجاد کند.

درهم تنیدگی ذرات موثر در تشعشعات هاوکینگ

به گفته محققان این تیم، اثر این افق رویداد نادرست باعث افزایش دما شد که با انتظارات نظری برای یک سیستم معادل از سیاهچاله ها مطابقت داشت. اما این تنها زمانی اتفاق افتاد که بخشی از زنجیره الکترونی فراتر از افق رویداد گسترش یافت. این ممکن است چنین نتیجه ای را نشان دهد که درهم تنیدگی ذرات واقع در افق رویداد در تولید تابش هاوکینگ موثر باشد.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که تشعشعات هاوکینگ تنها در محدوده‌ای محدود از موقعیت‌ها و زمانی که در انحراف فضا-زمان به دلیل گرانش تغییر می‌کند، می‌تواند در حالت حرارتی منتشر شود. هنوز مشخص نیست که این برای گرانش کوانتومی چه معنایی دارد، اما موفق شده است راه را برای مطالعه عمیق تر تابش هاوکینگ هموار کند تا بتوانیم به تأثیر حالت های دینامیکی سیاهچاله بر روی آن برسیم.

محققان این مطالعه در مقاله خود می نویسند:

این می‌تواند فرصتی برای مطالعه جنبه‌های مکانیک کوانتومی بنیادی همراه با گرانش و فضازمان‌های تاب‌دار در حالت‌های مختلف ماده متراکم فراهم کند.