ساخت نخستین سیاهچاله در آزمایشگاه

به گزارش سیناپرس، تیمی از فیزیکدانان با استفاده از زنجیره ای از اتم ها موفق شدند شبیه سازی افق رویداد یک سیاهچاله را ایجاد کنند. این پدیده با عنوان  تابش هاوکینگ نامیده می شود که ذرات ایجاد شده از اختلالات در نوسانات کوانتومی ناشی از شکست سیاهچاله در فضا زمان به شمار می آید.

به گفته اعضای این تیم مطالعاتی، یافته های آن ها می تواند به حل تنش بین دو چارچوب متضاد ارائه شده برای توصیف جهان کمک کند: 

۱- نظریه نسبیت عام، که رفتار گرانش را به عنوان یک میدان پیوسته به نام فضازمان توصیف می کند.
۲- نظریه  مکانیک کوانتومی که رفتار ذرات گسسته را با استفاده از ریاضی و احتمالات توصیف می کند.

برای تئوری یکپارچه گرانش کوانتومی که بتوان آن را به صورت جهانی به کار برد، این دو نظریه غیرقابل امتزاج باید راهی پیدا کنند تا به نحوی با هم کنار بیایند. اینجاست که سیاهچاله ها که احتمالاً عجیب ترین و افراطی ترین اجرام در کیهان محسوب می شوند، به تصویر کشیده شده و دارای اهمیت می شوند. این اجرام عظیم به قدری چگال هستند که در فاصله معینی از مرکز جرم سیاهچاله، با هیچ سرعتی حتی سرعت نور نمی توان از آن گریخت.

به گزارش سیناپرس، این فاصله که بسته به جرم سیاهچاله متغیر است، افق رویداد نامیده می شود. هنگامی که یک جسم از مرز خود عبور می کند، ما فقط می توانیم تصور کنیم که چه اتفاقی برای وی می افتد، زیرا هیچ اطلاعات حیاتی در مورد سرنوشت آن شی مشاهده نمی شود. 

در سال ۱۹۷۴، استیون هاوکینگ پیشنهاد کرد که وقفه در نوسانات کوانتومی ناشی از افق رویداد منجر به نوعی تابش بسیار شبیه به تابش گرمایی می شود.به گزارش سیناپرس، البته باید اذعان داشت که اگر این تشعشعات هاوکینگ وجود داشته باشد، آنقدر ضعیف است که ما هنوز نتوانسته ایم آن را تشخیص دهیم. از سوی دیگر این امکان وجود دارد که ما هرگز آن را از حالت ایستا کیهانی خارج نکنیم اما می ‌توانیم خواص آن را با ایجاد آنالوگ‌ های سیاه‌ چاله در تنظیمات آزمایشگاهی بررسی کنیم.

طی این مطالعات جدید، تیمی به رهبری لوته مرتنز از دانشگاه آمستردام هلند اقدامات جدیدی انجام داده است. محققان در این پژوهش دریافتند نوعی زنجیره یک بعدی از اتم ها به عنوان مسیری برای الکترون ها به منظور پرش از یک موقعیت به موقعیت دیگر عمل می کند.

با تنظیم نحوه و روشی که این پرش می تواند رخ دهد، فیزیکدانان قادر می شوند خواص خاصی را از بین برده و به طور موثر نوعی افق رویداد ایجاد کنند که با ماهیت موج مانند الکترون ها تداخل داشته باشد.

به گفته این تیم، اثر این افق رویداد جعلی باعث افزایش دما شد که با انتظارات نظری از یک سیستم سیاه ‌چاله معادل مطابقت داشت. 

به گزارش سیناپرس، این کشف این می تواند به این معنا باشد که درهم تنیدگی ذراتی که در افق رویداد قرار دارند در تولید تشعشعات هاوکینگ مؤثر است. لازم به ذکر است که تشعشعات هاوکینگ شبیه‌ سازی‌ شده فقط برای طیف خاصی از دامنه‌ه ای پرش حرارتی دیده شده و تحت شبیه ‌سازی ‌هایی که با تقلید از نوعی فضا – زمان مسطح در نظر گرفته می ‌شد، شروع شد.

این موضوع نشان می ‌دهد: تابش هاوکینگ ممکن است فقط در محدوده ‌ای از موقعیت‌ ها و زمانی که تغییری در پیچ و تاب فضا – زمان به دلیل گرانش وجود دارد، گرمایی باشد.به گزارش سیناپرس،مشخص نیست که این کشف برای گرانش کوانتومی چه معنایی دارد، اما این مدل راهی برای مطالعه ظهور تابش هاوکینگ در محیطی ارائه می‌ کند که تحت تأثیر دینامیک وحشی تشکیل یک سیاه‌ چاله نیست. 

به گفته محققان، از آنجایی که روش فوق الذکر بسیار ساده است، می توان آن را در طیف وسیعی از مجموعه های آزمایشی به کار برد. محققان در این رابطه می نویسند: این یافته می تواند مکانی را برای کاوش جنبه های مکانیکی کوانتومی بنیادی در کنار گرانش و فضازمان های منحنی در تنظیمات مختلف ماده متراکم باز کند.

به گزارش سیناپرس، شرح کامل این مطالعات در آخرین شماره مجله تخصصی Physical Review Research منتشر شده است.

مترجم: جاوید خیرخواه

No tags for this post.