Учёные придумали, как создать модель чёрной дыры на Земле — всё будет работать на квантовом уровне

Учёные из Амстердамского университета в Нидерландах предложили сравнительно простую модель чёрной дыры, которую относительно легко можно воспроизвести в лабораторных условиях. Эксперименты с моделями чёрных дыр представляются новым уровнем изучения этих объектов, которые в природе нам недоступны. Это обещает дать обширный материал для открытия множества новых фундаментальных явлений в физике, чего невозможно добиться одной лишь математикой.

Источник изображения: Yukterez/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Физическое моделирование поведения чёрной дыры возможно благодаря квантовым свойствам этих явлений. Точнее, моделирование квантовых явлений позволяет отождествить их с поведением чёрных дыр. За горизонтом события чёрных дыр свет и другое электромагнитное излучение не может покинуть этот объект. Но на уровне квантовых явлений частицы могут проникать даже из-за горизонта событий, что получило название излучения Хокинга.

В природе излучение Хокинга невозможно зафиксировать никакими приборами — оно сродни тепловому излучению и в миллионы раз слабее реликтового излучения. Ценность предложенной нидерландскими учёными физической модели чёрной дыры заключается в том, что она позволяет регистрировать имитацию излучения Хокинга с точностью, которая математически соответствует природному поведению чёрных дыр.

Предложенная физиками модель чёрной дыры представляет собой линейную цепочку атомов, по которой могут передвигаться электроны. Система настроена таким образом, что у неё имеется свой горизонт событий — барьер, через который электроны не в состоянии пройти. В то же время опыты показали, что хорошо известный в квантовом мире эффект туннельного перехода электронов проявляет себя в полной мере, позволяя им проникать из-за «горизонта событий» модели чёрной дыры.

Преодоление электронами искусственного горизонта событий сопровождалось заметным повышением температуры, которое соответствовало теоретическим расчётам для эквивалентной системы черных дыр. Это явление в значительной степени напоминало излучение Хокинга. В природе мы не можем зарегистрировать такие явления, но в лаборатории, похоже, всё это поддаётся моделированию и изучению.