„Laser s čiernymi dierami“ by mohol konečne osvetliť nepolapiteľné Hawkingovo žiarenie

(Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

Vedci sú čoraz bližšie k tomu, aby boli schopní spozorovať Hawkingovo žiarenie – nepolapiteľné tepelné žiarenie, o ktorom sa predpokladá, že ho produkuje a čierna diera horizont udalostí. Len pochopiť koncept tohto žiarenia je zložité, nieto ho nájsť.

Nový návrh navrhuje vytvorenie špeciálneho druhu kvantového obvodu, ktorý by pôsobil ako „laser čiernej diery“, v podstate simulujúci niektoré vlastnosti čiernej diery. Ako s predchádzajúce štúdie , myšlienka je taká, že odborníci môžu pozorovať a študovať Hawkingovo žiarenie bez toho, aby sme sa museli pozerať na nejaké skutočné čierne diery .

Základný princíp je pomerne jednoduchý. Čierne diery sú objekty, ktoré deformujú časopriestor natoľko, že z nich nemôže uniknúť ani vlna svetla. Vymeňte časopriestor za nejaký iný materiál (napríklad vodu) a zabezpečte, aby prúdil dostatočne rýchlo, aby vlny prechádzajúce cezeň boli príliš pomalé na to, aby unikli, a máte celkom základný model.



Mnohé príklady môžu zahŕňať aj ekvivalent „bielej diery“ – druh spätnej čiernej diery, kde vlny môžu iba uniknúť, ale nemôžu vstúpiť.

V tomto najnovšom pokuse navrhnúť jeden výskumníci navrhujú použiť materiál so štruktúrou, ktorá sa v prírode nenachádza, ktorý je navrhnutý tak, aby sa častice v ňom mohli pohybovať rýchlejšie ako svetlo, ktoré prechádza.

Ilustrácia lasera čiernej diery v obvode. (Katayama, vedecké správy, 2021)

'Metamateriálový prvok umožňuje Hawkingovmu žiareniu cestovať tam a späť medzi horizontmi,' hovorí fyzik Haruna Katayama z Hirošimskej univerzity v Japonsku.

Cieľom je zosilniť Hawkingovo žiarenie dostatočne na to, aby sa dalo merať a na dosiahnutie tohto cieľa Katayama využíva aj tzv. Josephsonov efekt – jav, pri ktorom sa vytvára nepretržitý tok prúdu, ktorý nevyžaduje žiadne napätie.

S použitím metamateriálu a pomocou Josephsonovho efektu tento návrh sľubuje ísť ďalej predchádzajúce pokusy teoretizovať, ako by mohol laser čiernej diery vyzerať, aj keď v skutočnosti sa ešte len musí urobiť.

Takýto obvod by mohol potenciálne produkovať to, čo je známe ako a soliton Výskum naznačuje – lokalizovaný a samozosilňujúci tvar vlny, ktorý je schopný udržať si svoju rýchlosť a tvar, kým sa systém nezrúti vonkajšími faktormi.

'Na rozdiel od predtým navrhovaných laserov s čiernymi dierami má naša verzia dutinu čiernej diery/bielej diery vytvorenú v jedinom solitóne, kde je Hawkingovo žiarenie vyžarované mimo solitónu, aby sme ho mohli vyhodnotiť,' hovorí Katayama .

V konečnom dôsledku by systém umožnil kvantovú koreláciu medzi dvoma časticami – jednou vo vnútri a druhou mimo horizontu udalostí – matematicky merať bez toho, aby sme ich museli obe súčasne pozorovať.

A tak sa predpokladá, že Hawkingovo žiarenie vzniká ako páry prepletených častíc. Jeho objav by nás dostal bližšie k jednotnej a kruhovej teória všetkého spája kvantovú mechaniku a všeobecná relativita .

Zostávajú výzvy, aby sa tento laser čiernej diery stal realitou, ale ak ho vedci dokážu správne nakonfigurovať, môže nám to umožniť nielen pozorovať Hawkingovo žiarenie, ale tiež nám poskytne nástroje na jeho ovládanie, čím sa otvorí celý rad nových možnosti.

'V budúcnosti by sme chceli vyvinúť tento systém pre kvantovú komunikáciu medzi rôznymi časopriestormi pomocou Hawkingovho žiarenia,' hovorí Katayama .

Výskum bol publikovaný v r Vedecké správy .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.