Фундаментальные силы физики управляют материей, составляющей Вселенную, но как именно эти силы работают вместе, до сих пор полностью не изучено. Существование излучения Хокинга — излучения частиц около черных дыр — указывает на то, что общая теория относительности и квантовая механика должны взаимодействовать. Но прямое наблюдение излучения Хокинга от черной дыры практически невозможно из-за фонового шума Вселенной, поэтому как исследователи могут изучить его, чтобы лучше понять, как силы взаимодействуют и интегрируются в «Теорию всего»?
По словам Харуны Катаямы, докторанта Высшей школы передовых наук и инженерии Хиросимского университета, поскольку исследователи не могут наблюдать радиацию Хокинга, радиация Хокинга должна быть доведена до исследователей. Она предложила квантовую схему, которая действует как лазер для черной дыры, обеспечивая лабораторный эквивалент черной дыры с преимуществами по сравнению с ранее предложенными версиями. Предложение было опубликовано 27 сентября в научных отчетах.
«В этом исследовании мы разработали теорию лазера с квантовыми цепями, используя аналоговую черную дыру и белую дыру в качестве резонатора», — сказал Катаяма.
Белая дыра — теоретический партнер черной дыры, которая излучает свет и материю в равной степени против света и материи, которые потребляет черная дыра. В предлагаемой электрической схеме метаматериал, спроектированный для обеспечения движения со скоростью, превышающей скорость света, охватывает пространство между горизонтами, около которого испускается излучение Хокинга.
«Свойство сверхсветовой скорости невозможно в нормальной среде, установленной в обычном контуре», — сказал Катаяма. «Элемент из метаматериала позволяет излучению Хокинга перемещаться вперед и назад между горизонтами, а эффект Джозефсона, который описывает непрерывный поток тока, который распространяется без напряжения, играет важную роль в усилении излучения Хокинга за счет преобразования мод в горизонты, имитирующие поведение между белыми и черными дырами «.
Предложение Катаямы основано на ранее предложенных оптических лазерах на черных дырах за счет введения метаматериала, который обеспечивает сверхсветовую скорость, и использования эффекта Джозефсона для усиления излучения Хокинга. Результирующая квантовая схема индуцирует солитон, локализованную, самоусиливающуюся форму волны, которая сохраняет скорость и форму до тех пор, пока внешние факторы не разрушат систему.
«В отличие от ранее предложенных лазеров на черных дырах, наша версия имеет полость черная дыра / белая дыра, сформированная внутри одного солитона, где излучение Хокинга испускается за пределы солитона, поэтому мы можем его оценить», — сказал Катаяма.
Излучение Хокинга создается в виде запутанных пар частиц, одна внутри, а другая — за пределами горизонта. Согласно Катаяме, наблюдаемая запутанная частица несет на себе тень частицы-партнера. Таким образом, квантовую корреляцию между двумя частицами можно определить математически без одновременного наблюдения за обеими частицами.
«Обнаружение этого запутывания необходимо для подтверждения радиации Хокинга», — сказал Катаяма.
Источник — aobe.