"Лазер чорної діри" може нарешті висвітлити невловне випромінювання Хокінга

Вчені наближаються до того, що зможуть виявити випромінювання Хокінга -- невловне теплове випромінювання, яке, як вважається, виробляється горизонтом подій чорної діри.

Однак просто зрозуміти концепцію цього випромінювання складно, не кажучи вже про його виявлення, розповідає видання Science Alert.

У новій пропозиції пропонується створити особливий вид квантової схеми, яка б діяла як "лазер чорної діри", по суті імітуючи деякі властивості чорної діри. Як і в попередніх дослідженнях, ідея полягає в тому, що експерти можуть спостерігати й вивчати випромінювання Хокінга, навіть не дивлячись на справжні чорні діри.

Основний принцип відносно простий. Чорні діри – це об’єкти, які так деформують простір-час, що навіть хвиля світла не може втекти. Замініть простір-час на якийсь інший матеріал (наприклад, воду) та дайте йому текти досить швидко, щоб хвилі, що проходять через нього, були надто повільні, щоб вирватися, і ви отримали доволі елементарну модель.

Багато з прикладів також можуть включати еквівалент "білої діри" – своєрідної зворотної чорної діри, куди хвилі можуть лише втекти, але не можуть увійти.

У цій найновішій спробі створити таку діру дослідники пропонують використати матеріал зі структурою, який не зустрічається в природі, який спроєктований таким чином, щоб частинки всередині нього могли рухатися швидше, ніж світло, що проходить крізь нього.

"Елемент метаматеріалу дає можливість випромінюванню Хокінга подорожувати туди й назад між горизонтами", - каже фізик Харуна Катаяма з Університету Хіросіми в Японії.

Метою є достатнє посилення випромінювання Хокінга настільки, щоб його можна було виміряти, а для досягнення цієї мети Катаяма також використовує так званий ефект Джозефсона – явище, коли створюється безперервний потік струму, який не потребує напруги.

Завдяки використанню метаматеріалу та допомоги ефекту Джозефсона ця пропозиція обіцяє вийти за рамки попередніх спроб теоретизувати, як може виглядати лазер чорної діри, навіть якщо насправді його ще належить створити.

У дослідженні передбачається, що така схема потенційно може створити так званий солітон – локалізовану та таку, що самопідсилюється, форму хвилі, здатну утримувати свою швидкість і форму до тих пір, поки система не буде зруйнована зовнішніми факторами.

"На відміну від раніше запропонованих лазерів чорної діри, наша версія має порожнину чорна діра/біла діра, утворену в межах одного солітону, де випромінювання Хокінга випускається поза солітоном, щоб ми могли його оцінити", - говорить Катаяма.

Зрештою, система дозволила б математично виміряти квантову кореляцію між двома частинками – однією всередині та однією за межами горизонту подій, без необхідності спостерігати за ними одночасно.

Саме так, як вважається, випромінювання Хокінга виробляється у вигляді заплутаних пар частинок. Його відкриття наблизило б нас до єдиної та кругової теорії всього, що поєднала б квантову механіку та загальну теорію відносності.

Залишаються виклики для того, щоб зробити цей лазер чорної діри реальністю, але якщо вчені зможуть правильно його налаштувати, це може не тільки дозволити нам спостерігати випромінювання Хокінга – це також може дати нам інструменти для управління ним, відкриваючи цілий ряд нових можливостей.

"У майбутньому ми хотіли б розробити цю систему для квантового зв′язку між різними просторо-часами за допомогою випромінювання Хокінга", - говорить Катаяма.

Дослідження було опубліковано у журналі Scientific Reports.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.