Într-o zi, oamenii de știință ar putea crea furtuna supremă într-un ceainic – o gaură neagră artificială într-un gadget lung de milimetri. Astfel de găuri negre de laborator pot lumina proprietățile fizice enigmatice ale omologilor lor galactici sălbatici, toate din siguranța unui banc de laborator, un studiu care va apărea în Scrisori de revizuire fizică sugerează.
„Pentru găurile negre, pur și simplu nu înțelegem deloc fizica”, spune fizicianul William Unruh de la Universitatea British Columbia din Vancouver, Canada, care nu a fost implicat în noul studiu. Perspectiva de a efectua experimente reale pe sisteme asemănătoare găurilor negre este incitantă, spune el. „A crede nu este același lucru cu a face un experiment.”
Găurile negre misterioase s-au crezut inițial că înghitesc totul în jurul lor, inclusiv lumina (de unde și numele). Dar în anii 1970, fizicianul britanic Stephen Hawking a prezis că, din cauza efectelor cuantice, acești monștri voraci ar trebui să emită fotoni. Chiar în pragul găurii negre, acești fotoni „sunt atât de energici încât depășesc ceea ce înțelegem”, spune coautorul studiului Miles Blencowe de la Dartmouth College din Hanovra, NH. Astfel de fotoni emisi, cunoscuți sub numele de radiații Hawking, nu au fost încă capturați. în sălbăticie, nici nu au fost simulate într-un experiment, lăsând cunoștințele despre proprietățile lor de bază – și existența – în limb.
În noul studiu, cercetătorii propun utilizarea unei serii de dispozitive supraconductoare mici, reci, numite SQUID, într-un aranjament liniar, în formă de șină, pentru a crea un analog de găuri negre. „Dar, spre deosebire de o gaură neagră din spațiu, cunoaștem fizica acestui sistem”, spune coautorul studiului Paul Nation, de asemenea de la Dartmouth College.
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare joi.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
Particulele din interiorul graniței unei găuri negre, numite orizont, sunt aspirate în adâncurile găurii negre, în timp ce particulele din afara orizontului pot scăpa. Blencowe aseamănă orizontul cu o cascadă abruptă, unde un pește deasupra picăturii poate înota la viteze normale, dar odată ce un pește lovește apa care curge rapid din cascadă, este aruncat în apa de dedesubt.
În mod similar, sistemul propus creează, de asemenea, un orizont, sub forma unei unde electromagnetice care se deplasează pe dispozitiv ca răspuns la un impuls magnetic. Fotonii din spatele acestui orizont sunt prinși, în timp ce fotonii dinaintea acestuia se mișcă normal. Detectând și studiind fotonii care ies din dispozitiv, cercetătorii speră să aibă o idee mai bună despre ceea ce se întâmplă cu particulele de lângă marginea unei găuri negre, atât cele care scapă, cât și cele care sunt atrase înăuntru.
Schimbarea puterii pulsului magnetic care creează orizont poate crea condiții care fluctuează, creând un sistem care simulează „tremurarea spațiu-timpului”, spune Nation. Urmărirea cum se comportă fotonii într-un astfel de sistem cuantic poate răspunde la câteva întrebări de bază despre natura cuantică a gravitației, spune el.
Construirea noului sistem are multe provocări. „Toate aceste experimente au un drum lung de parcurs înainte de a-și îndeplini promisiunea”, comentează Unruh, care a propus un analog de găuri negre care se bazează pe unde sonore.
Nation spune că înșirarea celor aproximativ 4.000 de SQUID necesare pentru a crea gaura neagră artificială ar fi un efort dificil. Cel mai mare șir construit până acum are doar 400 de unități lungime. Un alt obstacol în crearea acestui sistem este proiectarea unui detector suficient de sensibil pentru a captura fotoni unici care ar avea o frecvență mult mai mică decât cea a luminii vizibile. „Oamenii sunt aproape de a face un detector, dar din punct de vedere tehnic, acest lucru nu a fost făcut”, spune Nation.