Черные дыры, вероятно, являются самыми загадочными объектами во Вселенной. Они настолько компактны, что ни один объект или излучение не могут избежать их гравитационного поля. Но Стивен Хокинг в 1974 году предсказал, что каждая черная дыра должна испускать крошечное количество теплового излучения из-за небольших квантовых флуктуаций вокруг горизонта событий. Однако "излучение Хокинга" никогда не было обнаружено. Команда из Амстердамского университета нашла способ воспроизвести это излучение в лаборатории с помощью искусственных черных дыр.
"Мы хотели использовать мощные инструменты физики конденсированного состояния вещества, чтобы исследовать недоступную физику этих невероятных объектов - черных дыр", — объясняет Лотте Мертенс, аспирант теоретической физики Амстердамского университета и первый автор исследования, описывающего эксперимент.
Для достижения своей цели Мертенс и его коллеги изучили модель, основанную на одномерной цепочке атомов, в которой электроны могут "прыгать" с одного атомного узла на другой. Регулируя легкость, с которой электроны могут переходить из одного места в другое, исследователи смогли смоделировать искажение пространства-времени из-за присутствия черной дыры: при правильном изменении вероятности прыжка по цепочке электрон движется от одного конца до другого вел себя точно так же, как кусок материи, приближающийся к горизонту черной дыры.
Исследование этого искусственного горизонта позволило получить несколько важных сведений о физике черных дыр. Во-первых, тот факт, что смоделированное излучение Хокинга является тепловым (т.е. система имеет фиксированную температуру) только при определенном выборе пространственного изменения вероятности скачка, позволяет предположить, что истинное излучение Хокинга также может быть чисто тепловым при определенных условиях, объясняют исследователи.
Эта модель горизонта, очевидно, не привела к созданию теории квантовой гравитации, но это отличный способ изучить возникновение излучения Хокинга. Более того, поскольку модель настолько проста, она может быть реализована в широком диапазоне экспериментальных установок. "Введение черных дыр в лабораторию может приблизить нас к пониманию взаимодействия между гравитацией и квантовой механикой и поставить нас на путь к созданию теории квантовой гравитации", — заключает команда.