دانشمندان فیزیک موفق به شبیه سازی یک سیاهچاله در محیط آزمایشگاهی شدند که می تواند از خود نور ساطع کند.
آنالوگ‌های سیاهچاله می‌توانند برای مطالعه تابش هاوکینگ، یک پدیده کوانتومی پیش‌بینی‌شده که به صورت نور از سیاه‌چاله‌ها ساطع می‌شود، استفاده شوند. تابش هاوکینگ ناشی از نوسانات کوانتومی در نزدیکی لبه سیاهچاله رخ می دهد . لبه سیاهچاله مرزی است که هیچ چیز حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. تیم تحقیقاتی از یک زنجیره اتمی برای شبیه‌سازی افق رویداد یک سیاهچاله استفاده کردند. آنها متوجه ذراتی شدند که از زنجیره اتمی ساطع می شد. این ذرات مشابه همان تابش هاوکینگ در سیاه‌چاله‌های واقعی عمل می کنند.
این کشف نشان داد که از آنالوگ‌های سیاهچاله می توان برای مطالعه تابش هاوکینگ استفاده کرد. آنها به فیزیکدانان کمک می کنند تا بفهمند که این پدیده چگونه کار می کند و تاثیر آن را روی سیاهچاله ببینند. این مطالعه در سال 2022 با هدف بررسی شبیه سازی تابش هاوکینگ انجام شده بود. نور ساطع شده براثر خمیدگی محور فضا-زمان در لبه سیاهچاله اتفاق می افتد. فیزیکدانان معتقدند نتایج این بررسی ها می تواند اختلافات بین نظریه نسبیت عام اینشتین و مکانیک کوانتومی حل کند.
نسبیت عام، رفتار گرانشی را در یک نمودار پیوسته فضا-زمان توصیف می کند. اما، مکانیک کوانتومی به توصیف رفتار ذرات گسسته براساس قوانین ریاضی و احتمالات می پردازد. برای اثبات تئوری گرانش کوانتومی باید راهی برای ارتباط بین نظریه نسبیت عام و نظریه مکانیک کوانتومی پیدا کرد. اینجاست که سیاهچاله وارد عمل می شود. این پدیده، احتمالا عجیب ترین و ترسناک ترین اجرام آسمانی در فضا محسوب می شود. این اجرام به علت چگالی زیادی که دارند، اجرام دیگر را در فضا می بلعند حتی نور! قدرت آنها به جرم سیاهچاله بستگی دارد. هنگامی که جسمی از نزدیکی لبه یا افق رویداد سیاهچاله عبور می کند، به درون آن کشیده می شود و معلوم نیست چه اتفاقاتی برای آنها رخ می دهد. تا اینکه، در سال 1974 دانشمندی به نام استیون هاوکینگ نظریه ای در مورد این اتفاق ارائه داد. او معتقد بود که وقتی نوسانات کوانتومی در لبه یا افق رویداد رخ می دهد، سیاهچاله از خود نوری ساطع می کند که ناشی از تابش گرمایی است.
اگر تشعشعات هاوکینگ در عالم واقعی وجود داشته باشد، باید خیلی ضعیف باشد چون دانشمندان هنوز نتوانسته اند آن را رصد کنند. اما، آنها می توانند در محیط آزمایشگاهی خواص آن را با استفاده از آنالوگ های سیاهچاله بررسی کنند.
این کار در نوامبر 2022 توسط تیمی از محققان دانشگاه آمستردام هلند به رهبری لوته مرتنز انجام شد. آنها از یک زنجیره اتمی یک بعدی به عنوان مسیری برای پزش الکترون ها از یک لایه به لایه دیگر استفاده کردند. با تنظیم پرش الکترون ها، توانستند بعضی از خواص را برای ساختن افق رویداد از بین ببرند. به عقیده آنها، رویداد افق شبیه سازی شده باعث افزایش دما شد که با پیش بینی آنها از نحوه کار سیاهچاله مطابقت داشت.
این اتفاق به این معناست که درهم تنیدگی ذرات موجود در افق رویداد می تواند در تولید تشعشعات هاوکینگ نقش داشته باشد. تشعشعات هاوکینگ شبیه‌سازی‌شده فقط برای طیف خاصی از دامنه‌های پرش گرمایی بود و تحت شبیه‌سازی‌های نمودار مسطح فضا-زمان شروع شد. این پدیده نشان داد که تابش هاوکینگ ممکن است فقط در محدوده‌ای از مکان و زمانی که تغییری در پیچ و تاب نمودار فضا-زمان به علت گرانش وجود دارد، به صورت گرمایی ظاهر شود. این مدل راهی برای مطالعه تابش هاوکینگ در محیط هایی ارائه می‌کند که تحت تأثیر دینامیک یک سیاهچاله نیست.
محققان در انتها اضافه کردند: «این مطالعه می‌تواند فرصتی را برای کاوش جنبه‌های مکانیکی کوانتومی بنیادی در کنار گرانش و منحنی های فضا-زمان پیرامون ماده متراکم (سیاهچاله)باز کند». نتایج بررسی آنها به تازگی در مجله علمی Physical Review Research منتشر شده است.