Nhóm nhà vật lý dùng chuỗi nguyên tử một chiều tạo chân trời sự kiện lỗ đen giả, quan sát bức xạ tương tự Hawking, chỉ ra vai trò vướng víu lượng tử trong quá trình sinh bức xạ. Mô hình này cung cấp phương pháp mới để nghiên cứu lực hấp dẫn lượng tử trong chất ngưng tụ.
Điểm nổi bật:
- Các nhà vật lý đã mô phỏng trên chuỗi nguyên tử một chiều để tạo chân trời sự kiện giả cho lỗ đen.
- Nhóm nghiên cứu quan sát được bức xạ tương đương với bức xạ Hawking trong môi trường phòng thí nghiệm.
- Kết quả cho thấy vướng víu lượng tử tại chân trời sự kiện có thể là nguyên nhân sinh ra bức xạ Hawking.
- Mô hình phòng thí nghiệm đơn giản có thể được áp dụng trong nhiều thiết lập thí nghiệm khác nhau.
- Phát hiện hỗ trợ nghiên cứu lý thuyết về sự hòa hợp giữa thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử.
Vật lý
Một mô phỏng lỗ đen có thể cho chúng ta biết một hoặc hai điều về loại bức xạ khó nắm bắt về mặt lý thuyết được phát ra từ một lỗ đen thực.
Năm 2022, một nhóm các nhà vật lý đã sử dụng một chuỗi nguyên tử một chiều để mô phỏng chân trời sự kiện của một lỗ đen và quan sát hiện tượng tương đương với bức xạ Hawking – các hạt sinh ra từ dao động lượng tử do sự phân rã của lỗ đen trong không-thời gian.
Họ cho rằng phát hiện này có thể giúp giải quyết mâu thuẫn giữa hai khuôn khổ hiện tồn: thuyết tương đối rộng, mô tả hấp dẫn như sự biến dạng của không-thời gian; và cơ học lượng tử, mô tả các hạt rời rạc qua xác suất.
Nghiên cứu và kết quả
Để phát triển một lý thuyết thống nhất cho lực hấp dẫn lượng tử áp dụng được quy mô vũ trụ, hai khuôn khổ này cần được kết hợp. Đây chính là vai trò của các mô phỏng trong phòng thí nghiệm.
Liên quan: Vương quốc bóng tối ở rìa hố đen được mô phỏng lần đầu tiên
Nhóm do Lotte Mertens tại Đại học Amsterdam dẫn đầu đã điều chỉnh mức độ cho phép electron "nhảy" dọc theo chuỗi nguyên tử để tạo ra một chân trời sự kiện nhân tạo. Tác động của ranh giới giả này làm tăng nhiệt độ phù hợp với dự đoán về bức xạ Hawking – nhưng chỉ khi một phần chuỗi nằm bên ngoài chân trời sự kiện.
Điều này cho thấy vướng víu lượng tử giữa các hạt ở ranh giới đóng góp vào sự sinh ra bức xạ Hawking.
Mô phỏng cho thấy bức xạ Hawking có thể biểu hiện như nhiệt độ trong một số điều kiện nhất định và thay đổi khi có độ cong của không-thời gian. Mặc dù ý nghĩa đối với lực hấp dẫn lượng tử vẫn còn mở, mô hình đơn giản này cho phép nghiên cứu bức xạ Hawking trong môi trường kiểm soát.
"Điều này có thể mở ra một cánh cửa để khám phá cơ học lượng tử cùng với lực hấp dẫn và không-thời gian cong trong các môi trường ngưng tụ khác nhau", các nhà nghiên cứu viết.
Mô phỏng một lỗ đen bị cong vênh và quay. (Yukterez / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)
