Drobna črna luknja znanstvenika pripelje kozmos v laboratorij


V svojem laboratoriju v Izraelu Jeff Steinhauer oblikuje mikroskopske črne luknje. Ti predmeti so le skromne lise, brez pomanjkljive sesalne moči dejanske mrtve zvezde. Toda Steinhauer, fizik na raziskovalni univerzi Technion, mi zagotavlja, da jih je izdelal matematično za merjenje. Povečajte dovolj daleč in videli boste miniaturno obzorje dogodkov, ki ponovno uprizarja dramo prave črne luknje.

Vsako od teh drobnih mehurčkov je sestavljeno iz 8000 atomov rubidija, ki jih je Steinhauer ohladil na skoraj absolutno ničlo in nato z laserjem zavihal naokoli. Skupno atomi tehtajo približno tisočino posamezne bakterije.

V resnični črni luknji je gravitacija tako močna, da ko enkrat prestopite njeno obzorje, niti svetloba ne more uiti. Steinhauerjeva replika, tehnično imenovana Bose-Einstein kondenzat, ima enako lastnost, vendar za zvočne valove. Mimo meje v blobu nobene zvočne vibracije ne morejo ubežati.

Jeff Steinhauer naredi drobne modele črnih lukenj v svojem laboratoriju iz atomov rubidija.Fotografija: JeffSteinhauer / Technion

To delo je primer nove vrste znanstvenega eksperimenta, imenovanega kvantni simulator. Kvantni simulatorji so majhne replike zapletenih naravnih pojavov, katerih vedenje upošteva pravila kvantne mehanike. Fizik Ignacio Cirac z Inštituta za kvantno optiko Max Planck je kvantni ekvivalent gradnje vzorčnega letala, ki napoveduje, kako bo letel pravi curek.

Steinhauer je na primer iz svoje kvantne replike izvedel, da oddaja zvočne valove, analogne svetlobnim valom, ki naj bi jih proizvajale resnične črne luknje, znane kot Hawkingova sevanja. Ker je resnične črne luknje tako težko preučiti, Hawkingovo sevanje pa je tako slabo, raziskovalci nikoli niso opazili sevanja v vesolju. Vendar so zvočni valovi v Steinhauerjevi simulaciji nudili nekaj podpore tej ideji.

V drugem poskusu, ki je vključeval mrzle hladne atome, so fiziki na univerzi v Chicagu simulirali drugačno ekstremno okolje – kaj bi bilo za človeka, da bi pospešil na milijarde g. Teorija napoveduje, da bi moral človek, ki pospešuje to hitro, videti predmete, ki oddajajo svetlobo, imenovane Unruh-sevanje.

Nemogoče je pospešiti človeka toliko v laboratoriju; za enega bi se skoraj v trenutku strmoglavili v stene. Tako so raziskovalci naredili različico scenarija za tekalno progo – vse ostane na svojem mestu, vendar ustvarijo iluzijo, da se laboratorij pospešeno sprehaja mimo njihovega atoma. "Kot da smo se postavili v simulator letenja," pravi fizik Cheng Chin z univerze v Chicagu. "Mislite, da vozite letalo, vendar ste v laboratoriju resnično."