Sử dụng một chuỗi nguyên tử trong một tệp duy nhất để lập mô hình chân trời sự kiện của lỗ đen, các nhà vật lý đã quan sát thấy cái tương đương với cái mà chúng ta gọi là bức xạ Hawking – các hạt sinh ra từ sự nhiễu loạn thăng giáng lượng tử gây ra bởi khoảng cách không-thời gian của lỗ đen.
Họ nói rằng điều này có thể giúp giải quyết mâu thuẫn giữa hai khuôn khổ hiện không thể dung hòa được trong việc mô tả vũ trụ: thuyết tương đối rộng, mô tả hành trạng của lực hấp dẫn như một trường liên tục được gọi là không-thời gian, và cơ học lượng tử, mô tả hành trạng của các hạt rời rạc. sử dụng xác suất toán học Để tạo ra một lý thuyết thống nhất về lực hấp dẫn lượng tử có thể được áp dụng phổ biến, hai lý thuyết không tương thích này phải tìm cách hòa hợp với nhau.
Đây là nơi các lỗ đen phát huy tác dụng - có lẽ là những vật thể kỳ lạ nhất, cực đoan nhất trong vũ trụ. Những vật thể nặng này đặc đến mức ở một khoảng cách nhất định tính từ tâm khối lượng của lỗ đen, không có vận tốc nào trong vũ trụ đủ để thoát ra. Ngay cả tốc độ ánh sáng. Khoảng cách này, phụ thuộc vào khối lượng của lỗ đen, được gọi là chân trời sự kiện. Khi một đối tượng vượt qua ranh giới của nó, chúng ta chỉ có thể tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra, vì không có thông tin quan trọng nào được trả về về số phận của nó.
Nhưng vào năm 1974, Stephen Hawking cho rằng sự gián đoạn thăng giáng lượng tử gây ra bởi chân trời sự kiện dẫn đến một loại bức xạ rất giống với bức xạ nhiệt. Nếu bức xạ Hawking này tồn tại, nó quá yếu để chúng ta có thể phát hiện ra. Chúng ta có thể không bao giờ có thể tách nó ra khỏi tĩnh điện rít lên của vũ trụ. Nhưng chúng ta có thể khảo sát các tính chất của nó bằng cách tạo ra các chất tương tự của lỗ đen trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Điều này đã được thực hiện trước đây, nhưng trong một nghiên cứu được xuất bản năm ngoái do Lotta Mertens thuộc Đại học Amsterdam ở Hà Lan đứng đầu, các nhà vật lý đã làm một điều mới. Chuỗi nguyên tử một chiều đóng vai trò là đường dẫn cho các electron "nhảy" từ vị trí này sang vị trí khác. Bằng cách thay đổi mức độ dễ dàng mà những bước nhảy này có thể xảy ra, các nhà vật lý có thể làm biến mất một số tính chất nhất định, tạo ra một loại chân trời sự kiện cản trở bản chất giống sóng của các electron một cách hiệu quả.
Hiệu ứng của chân trời sự kiện sai này đã tạo ra sự gia tăng nhiệt độ đáp ứng kỳ vọng lý thuyết của một hệ hố đen tương đương, nhưng chỉ khi một phần của chuỗi mở rộng ra ngoài chân trời sự kiện. Điều này có thể có nghĩa là sự vướng víu của các hạt đi qua chân trời sự kiện đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra bức xạ Hawking.
Bức xạ Hawking mô phỏng chỉ là bức xạ nhiệt trong một phạm vi biên độ tăng đột biến nhất định và trong các mô phỏng bắt đầu bằng cách mô phỏng một loại không thời gian nhất định được giả định là "phẳng". Điều này chỉ ra rằng bức xạ Hawking chỉ có thể ở dạng nhiệt trong một số tình huống nhất định khi có sự thay đổi độ cong của không-thời gian dưới tác động của lực hấp dẫn.
Không rõ điều này có ý nghĩa gì đối với lực hấp dẫn lượng tử, nhưng mô hình đưa ra một cách để nghiên cứu sự xuất hiện của bức xạ Hawking trong một môi trường không bị ảnh hưởng bởi động lực tự nhiên của sự hình thành lỗ đen. Và bởi vì nó rất đơn giản nên nó có thể được sử dụng trong nhiều môi trường thí nghiệm khác nhau, các nhà nghiên cứu cho biết.
“Điều này có thể mở ra cơ hội nghiên cứu các khía cạnh cơ học lượng tử cơ bản, cũng như lực hấp dẫn và không-thời gian bị cong vênh trong các điều kiện khác nhau của vật chất ngưng tụ,” các nhà vật lý giải thích trong bài báo của họ.
Cũng thú vị: