Bir çift beyaz-kara deliğin analogunu içeren optik sistemlerin sanatçı sunumu. Kredi: 2021 PhD mezunu Anthony Brady, Arizona Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı
LSU fizikçilerinin araştırma bulguları, Hawking radyasyonunun kuantum kökenini doğrulamak için umut verici bir yol açıyor.
LSU fizikçileri, Hawking etkisindeki karışıklık üretimini kontrollü bir şekilde büyütmek veya “uyarmak” için bir mekanizma ortaya çıkarmak için kuantum bilgi teorisi tekniklerinden yararlandı. Ayrıca, bu bilim adamları, yapay olarak üretilmiş olay ufuklarını kullanarak bu fikri laboratuvarda test etmek için bir protokol önermektedir. Bu sonuçlar yakın zamanda Physical Review Letters’da yayınlandı, “Analog beyazda uyarılmış Hawking radyasyonunun kuantum yönleri.Kara delik Ivan Agullo, Anthony J. Brady ve Dimitrios Kranas bu fikirleri sunar ve bir çift beyaz-kara deliğin analogunu içeren optik sistemlere uygular.
Kara delikler, büyük ölçüde iç işleyişinin, kara deliğin olay ufku olan tamamen belirsiz bir perdenin arkasına gizlenmiş olması nedeniyle, evrenimizdeki en gizemli nesnelerden bazılarıdır.
1974’te Stephen Hawking, kuantum etkileri göz önüne alındığında, bir kara deliğin aslında siyah olmadığını, bunun yerine, sanki sıcak bir cisimmiş gibi yavaş yavaş radyasyon yayar. sözde “Hawking buharlaşma süreci”nde kütle kaybetmek. Ayrıca, Hawking’in hesaplamaları, yayılan radyasyonun, karadeliğin kendisinin bağırsaklarıyla kuantum mekaniksel olarak dolaştığını gösterdi. Bu dolaşıklık, Hawking etkisinin kuantum imzasıdır. Bu şaşırtıcı sonucun astrofiziksel kara delikler üzerinde test edilmesi imkansız değilse de zor, çünkü zayıf Hawking radyasyonu kozmostaki diğer radyasyon kaynakları tarafından gölgede bırakılıyor.
Öte yandan, 1980’lerde bir William Unruh’un çığır açan makalesi Dolaşmış Hawking parçacıklarının kendiliğinden üretiminin, etkili bir olay ufkunu destekleyebilecek herhangi bir sistemde gerçekleştiğini belirledi. Bu tür sistemler genellikle “analog yerçekimi sistemleri” çatısı altına girer ve Hawking’in fikirlerini laboratuvarda test etmek için bir pencere açar.
Bose-Einstein yoğuşmalarından, doğrusal olmayan optik fiberlerden ve hatta akan sudan yapılmış analog yerçekimi sistemlerine yönelik ciddi deneysel araştırmalar, on yıldan fazla bir süredir devam etmektedir. Uyarılmış ve kendiliğinden oluşturulmuş Hawking radyasyonu yakın zamanda birkaç platformda gözlemlendi, ancak dolanmayı ölçmek, zayıf ve kırılgan karakteri nedeniyle zor olduğunu kanıtladı.
Doçent Ivan Agullo, “Ufuk veya ufukları uygun şekilde seçilmiş kuantum durumları ile aydınlatarak, Hawking’in sürecindeki karışıklık üretimini ayarlanabilir bir şekilde artırabileceğini gösteriyoruz” dedi. “Örnek olarak, bu fikirleri, bir iç mekanı paylaşan ve doğrusal olmayan bir optik malzeme içinde üretilen bir çift analog beyaz-kara deliğin somut durumuna uyguluyoruz.”
Arizona Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan 2021 PhD mezunu Anthony Brady, “Bu araştırmada kullanılan kuantum bilgi araçlarının çoğu, Profesör Jonathan P. Dowling ile yaptığım lisansüstü araştırmamdandı” dedi. “Jon karizmatik bir karakterdi ve karizmasını ve sıra dışılığını bilime ve tavsiyelerine kattı. Beni analog kara delikler gibi eksantrik fikirler üzerinde çalışmaya ve yeni ya da sevdiği gibi “sevimli” bir şey üretmek için kuantum bilgisi ve analog yerçekimi gibi fiziğin çeşitli alanlarından teknikleri bir araya getirip getiremeyeceğimi görmeye teşvik etti. söylemek.”
LSU lisansüstü öğrencisi Dimitrios Kranas, “Hawking süreci, görünüşte ilgisiz fizik alanlarını kuantum teorisinden termodinamik ve göreliliğe bağlayan en zengin fiziksel fenomenlerden biridir” dedi. “Analog kara delikler, bize aynı zamanda laboratuvarda test etme heyecan verici olasılığını sağlayan etkiye ekstra bir lezzet katmaya geldi. Ayrıntılı sayısal analizimiz, Hawking sürecinin yeni özelliklerini araştırmamıza izin vererek, astrofiziksel ve analog kara delikler arasındaki benzerlikleri ve farklılıkları daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor.”
Referans: Ivan Agullo, Anthony J. Brady ve Dimitrios Kranas, “Optik Analog Beyaz-Kara Delik Çiftinde Uyarılmış Hawking Radyasyonunun Kuantum Yönleri”, 28 Şubat 2022, Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.091301